(lanbbucö ber Jena, Oerlag vm Suftao Flfdjef 1907 tM& Handbuch der Technischen Mykologie für technische Chemiker, Nahrungsmittelchemiker, Gärungstechniker, Agrikulturchemiker, Landwirte, Kulturingenieure, Forstwirte und Pharmaceuten unter Mitwirkung hervorragender Facligen oss e n herausgegeben von Dr. FRANZ LAFAR, 0. ö. Professor der Gäriuigspliysiologie und Bakteriologie an der k. k. Techn. Hocliscliule zu Wien. In 5 Bänden. (Zweite, wesentlich erweiterte Auflage von LAFAR, Technische Mykologie.) Dritter Band. 3Iykologie des Bodens, des Wassers und des Düuffers. Jena, Verlag von Gustav Fischer. 1904—1907. A / •? Handbuch der Technischen Mykologie. Dritter Band. Mykologie des Bodens, des Wassers und des Düngers. Unter Mitwirkung der Herren Prof. Dr. J. Behrens in Angustenberg, Prof. Dr. M. Hahu in München, Eeg.-Eat Dr. L. Hiltner in München, Mag. scient. Hj. Jensen in Buitenzorg, Prof. Dr. A. Koch in Güttingen, Prof. Dr. R. Kolkwitz in Charlottenburg, Dr. P. Miquel in Paris, Dr. W. Omelianski in St. Petersburg, Dr. A. Reinsch in Altona, Dr. TY. Rullniann in München, Dr. A. Spieckermann in Münster i. W., Prof. Dr. C. Freiherr von Tubeuf in München, Dr. H. Wichmann in Wien, Prof. Dr. S. Winogradsky in St. Petersburg herausgegeben von Dr. FRANZ LAFAR, 0. ö. Professor der GäruiigspbysiGlGgie und Bakteriologie an der k. k. Technischen Hochschule zu Wien. Mit 10 Tafeln und 90 Abbildungen im Text. (7* ^S M ISil^ t^m '1 ^•j « t/i^t) Jena, Verlag von Gustav Fischer. 1904—1906. Alle Rechte vorbehalten. Inhaltsverzeiehnis. Erster Abschnitt. Der Kreislauf des Stickstoffs. Seite 1. Kapitel. Die Bindung von freiem Stickstoff durch frei lebende niedere Organismen. Von Prof. Dr. Alfr. Koch. (Mit Tafel I) 1 § 1. Der Kreislauf des Stickstoffs in der Natur 1 § 2. Nachweis und Reinkultur der frei lebenden niederen Organismen, welche chemisch nicht-gebundenen Stickstoff assimilieren 4 § 3. Bedingungen der Stickstoffassimilation durch niedere Organismen . . 14 § 4. Bedeutung der Bindung freien Stickstoffs durch niedere Organismen für den Haushalt der wild wachsenden Pflanzen und für die Landwirtschaft 19 Literatur 22 2. Kapitel. Die Bindung von freiem Stickstoff durch das Zusammenwirken von Schizo- myceten und von Eumyceten mit höheren Pflanzen. Von Reg.-Rat Dr. L. HiLTNER. (Mit Tafel II) 24 § 5. Stickstoffmehrer und Stickstoffzehrer 24 § 6. Die Leguminosenknöllchen und die Entdeckung ihrer Bedeutung . . 26 § 7. Die Bakterien der Leguminosenknöllchen .... 32 § 8. Entstehung und Ausbildung der AVurzelknöllchen bei den Leguminosen 39 § 9. Ueber die Ursachen, welche die Größe, Zahl, Stellung und AVirkuug der Wurzelknöllchen bedingen 42 § 10. Wesen und Bedeutung der Bakteroidenbildung 49 § 11. Die Bodenimpfung für Leguminosen ... 54 § 12. Vorkommen und Bed^eutung der Wurzelknöllchen bei verschiedenen Nichtleguminosen 60 § 13. Die Mykorrhiza 64 Literatur 69 3. Kapitel. Die Vergärung des Harnstoffes, der Harnsäure und der Hippursäure. Von Dr. P. Mique: 71 § 14. Geschichtliches 71 § 15. Allgemeines über die Vergärer des Harnstotfes 72 § 16. Die wichtigsten Arten der Harnstoffvergärer aus den Gattungen Uro- coccus, Urosarcina, Micrococcus und Planosarcina 74 § 17. Die wichtigsten Arten aus der Gattung Urobacillus 77 § 18. Die Urease 82 I 19. Die Vergärung der Harnsäure und der Hippursäure 83 Literatur 85 4. Kapitel. Die Proteinfäulnis. Von Prof. Dr. M. Hahn und Dr. A. Spiecker.mann ... 85 § 20. Umgrenzung des Begriffes 85 § 21. Bacterium termo und Bacterium vulgare 87 § 22. Einige farbstoftl^ildende Fäulnisbakterien. (B. prodigiosum, B. fluore- scens licjuefaciens, B. pyocyaneum) 90 § 23. Bacterium coli commune und die Darmfäulnis 93 ?nt - VI — Seite § 24. Die luftscheueii Fäulnisbakterieu. Soudenmg: der Fäulniserreger in zwei Gruppen. Einfluß des Nährbodens auf die Fäulnisflora .... 95 § 25. Die Flora der natürlichen Fäulnis des Fleisches, der Milch und der Eier 99 § 26. Der Abbau der Proteinstoffe 102 § 27. Die Ptomaine ■ 110 § 28. Die Toxine 113 § 29. Bakteriengifte in Nahrungsmitteln 117 § 30. Erkennung, Bestimmung und Darstellung der proteolytischen Enzyme der Bakterien 119 § 31. Eigenschaften, Wirkungsweise und Bildungsbedingungen der proteoly- tischen Enzyme der Bakterien 124 Literatur 128 5. Kapitel. Die Nitrifikation. Von Prof. Dr. S. Winogkadsky. (Mit Tafel III— V) ... 132 § 32. Aeltere Ansichten über die Ursachen der Nitrifikation 132 S 33. Die biologische Wendung 135 § 34. Das Auftreten der modernen Bakteriologie 138 § 35. Die Entdeckung der Nitrifikationsorganismen 141 § 36. Die Einrichtung der Nitrifikationsversuche in ammoniakalischen Lösungen 144 § 37. Die chemische Kontrolle der Nitrifikationsprozesse in ammoniakalischen Lösungen 147 § 38. Der Vorgang der Nitrifikation in gemischten Zuchten 149 § 39. Morphologie des Nitritbildners. Die westeuropäische Art 152 § 40. Die Züchtung des Nitritbildners auf festen Nährböden 155 § 41. Beschreibung von Nitritbildnern verschiedener Herkunft 160 § 42. Die Ernährung des Nitritbildners. Die Kohlensäure-Assimilation . . 162 § 43. Der Einfluß verschiedener organischer und anorganischer Substanzen auf die Nitritation 166 g 44. Das Verhalten des Nitritbildners den Stickstoffverbindungen gegenüber 168 § 45. Morphologie des Nitratbildners 170 § 46. Die Kohlenstoffernährung des Nitratbildners 173 § 47. Einfluß verschiedener organischer und anorganischer Substanzen auf die Nitratation 174 § 48. Der natürliche Nitrifikationsvorgang 177 Literatur 181 6. Kapitel. Deuitriflkation und Stickstoffentbindung. Von Mag. scient. Hj. Jensen . . 182 § 49. Die Reduktion von Nitraten zu Nitriten und Ammoniak 182 § 50. Die Reduktion von Nitraten und Nitriten zu Stickoxyd und Stickstoff- oxydul 184 § 51. Die Reduktion von Nitraten und Nitriten zu elementarem "Stickstoff . 185 § 52. Die Verarmung des Bodens an Nitraten durch die Assimilationstätigkeit von Mikroorganismen. Die Entbindung von freiem Stickstoff bei der Fäulnis 190 Literatur 191 Zweiter Abschnitt. Die Eisenbakterien. Der Kreislauf des Schwefels. 7. Kapitel. Die Eisenbakterien, Cladotricheen, Streptotricheen und Aetinomyceten. Von Dr. W. RuLLMANN. (Mit Tafel VI) 193 § 53. Morphologie der Eisenbakterien 193 § 54. Morphologie der Gattung Cladothrix 198 t; 55. Morphologie der Gattung Streptothrix resp. Actinomyces 202 § 56. Physiologie der Eisenbakterien 207 i; 57. Der Erdgeruch und dessen Erreger 211 Literatur 213 8. Kapitel. Der Kreislauf des Schwefels. Von Dr. W. Omelunski 214 § 58. Bildung von Schwefelwasserstoff' bei der Zersetzung der Proteinkörper 214 § 59. Die Entstehung von Schwefelwasserstoff aus sauerstoffhaltigen anorgani- schen Schwefelverbindung-en 216 — VII — Seite § 60. Bildung von Schwefelwasserstoff als Ergebnis der Vereinigung von freiem Schwefel mit Wasserstoff (Hydrogenisation des Schwefels) . . 219 § 61. Die Schwefelwasserstoffbildung in den Meeren und Seen 220 § 62. Die Limane 222 § 63. Die Schwefelbakterien. Ihre Verbreitung und die allgemeinen Methoden ihrer Züchtung 224 § 64. Die Gattung Beggiatoa 226 § 65. Die Gattung Thiothrix 228 § 66. Farblose, nichtfädige Schwefelbakterien 230 § 67. Die roten Schwefelbakterien 231 § 68. Physiologie der Schwefelbakterien 234 § 69. Die Oxydation der Thiosultate zu Tetrathionsäure und Schwefelsäure 239 § 70. Schlußfolgerungen. Der Kreislauf des Schwefels 241 Literatur 243 Dritter Abschnitt. Die Zersetzung der Baustoffe der Zellwände der Pflanzen. 9. Kapitel. Die Cellulosegäruu^. Von Dr. W. Omeli.\nski. (Mit Tafel VII) 245 § 71. Der Begriff Cellulose vom chemischen und vom physiologischen Stand- punkte aus aufgefaßt 245 § 72. Geschichtliche Entwicklung der Lehre von der Cellulosegärung . . . 247 § 73. Die Wasserstoffgärung der Cellulose 252 § 74. Die Methangärung der Cellulose 257 § 75. Die Zersetzung der Cellulose durch denitritizierende Bakterien, aerobe Bakterien und Schimmelpilze. Die Cellulase 262 § 76. Das Schicksal der Cellulose des Futters im Verdauuugskaual der Pflanzenfresser. Ausblicke 264 Literatur 268 10. Kapitel. Die Pektingäruug. Von Prof. Dr. J. Behrens 269 § 77. Allgemeines. Chemie und Verbreitung der Pektinstotte 269 g 78. Die Gewinnung der Gespinstfasern im allgemeinen 272 v^ 79. Die Organismen, welche die Rotte bewirken 275 § 80. Rotte unter Verwendung von Reinzuchten der Rotteerreger. Störungen des Verlaufes der Rotte. Sonstige Pektingärungen 282 Literatur 285 11. Kapitel. Holzzerstörende Pilze und Haltbai-niachung des Holzes. Von Prof. Dr. C. Freih. von Tubeitf. (Mit Tafel VIII u. IX) 286 § 81. Die Verholzung der Membran und die Zersetzung derselben durch höhere Pilze 286 § 82. Die Zerstörung des stehenden Holzes 296 § 83. Die Zerstörung des gefällten Holzes 302 § 84. Die Zerstörung des verarbeiteten Holzes durch Merulius lacrymans, den echten Hausschwamm 307 § 85. Die Zerstörung des verarbeiteten Holzes durch Polyporus vaporarius. Andere Bauholzzersetzer. Trockenfäule und Rotstreifigkeit .... 318 § 86. Die Zerstörung des im Freien verwendeten rohen oder bearbeiteten Holzes 322 § 87. Die Konservierung des Holzes, insbesondere die Imprägnierung der Schwellen und Telegraphenstangen 327 Literatur 332 Vierter Abschnitt. Mykologie des Wassers. 12. Kapitel. Die technisch-mykologische Analyse des Wassers. Von Dr. Heinrich Wichmann 334 § 88. Entwicklung und Wertschätzung der Methoden 334 tj 89. Ausführung der biologischen Wasseranalyse 341 § 90. Beurteilung eines Wassers für technische Zwecke 349 t? 91. Die Probenahme 352 Literatur 354 — VIII - Seite 13. Kapitel. Trinkwasserfiltration und Wasserülter. Von Dr. Adolf Eeiksch 354 § 92. Geschichtliches. Grundwasser, Quell wasser, Oherflächeuwasser . . . 354 § 93. Die Konstruktion der Sandülter für den Großbetrieb der Filtration von Oberflächenwasser • 35G § 94. Die Wirkungsweise der Sandfilter 360 § 95. Der Betrieb der Sandfilter 363 g 96. Das Sandplatteufilter und die Schnellfilter 365 § 97. Filter für den Kleinbetrieb der Filtration von Oberflächenwasser (Klein- und Hausfilter) 367 § 98. Filtration von Grundwasser 368 Literatur 370 14. Kapitel. Die biologische Selbstreinigung der natürlichen Gewässer. Von Prof. Dr. R. Kolkwitz 370 § 99. Einleitung und Geschichtliches 370 § 100. Die Natur der Vorfluter 374 § 101. Die Natur der verunreinigenden Zuflüsse und die Art der Mischung 377 § 102. Die biologischen Selbstreiniguugsprozesse im Wasser 380 § 103. Die biologischen Selbstreinigungsprozesse im Schlamm und in der Ufer- region. Ausblicke 387 Literatur 390 15. Kapitel. Mykologie und Reinigung der städtischen und der Zuckerfabriks-Abwässer. Von Prof. Dr. E. Kolkwitz (mit Tafel X) 391 g 104. Einleitung und Geschichtliches 391 § 105. Die Pilze in den städtischen Rohabwässeru 394 § 106. Mykologie der Rieselfelder 396 § 107. Mykologie der biologischen Körper, Gradierwerke und Faulkammern 400 § 108. Mykologie der Zuckerfabriksabwässer 406 S 109. Beschreibung der wichtigsten Abwasserpilze 409 Literatur 414 Fünfter Abschnitt. Mykologie des Düngers und des Bodens. Von Prof. Dr. J. Behrens. 16. Kapitel. Mykologie des Düngers 416 § 110. Bestandteile des Düngers 416 § 111. Zersetzung • der stickstofffreien Stoffe. Die Selbsterwärmung des Stall- mistes 419 8 112. Das Schicksal der Stickstoffverbindungen im Stallmist 423 {; 113. Die Konservierung des Stallmistes 429 Literatur 435 17. Kapitel. Mykologie des Bodens 437 § 114. Die Höhe des Keimgehaltes des Bodens 437 § 115. Qualitative Zusammensetzung der Mikroflora des Bodens 441 § 116. Die Beziehungen der Bodenmikroben zu den höheren Pflanzen . . . 444 § 117. Die Bodenbakterien und die Kohlenstoffverbindungen des Bodens . . 450 § 118. Die Bodenbakterien und der Stickstoff 455 § 119. Die Brache 464 Literatur 468 Sachregister. Von Dr. Alexander Kossowicz 472 Erster Abschnitt. Der Kreislauf des Stickstoffs. 1. Kapitel. ( Manuskript- Einla u f : 4. März 1904.) ' Die Bindung von freiem Stickstoff durch frei lebende niedere Organismen. 5 Von Prof. Dr. Alfeed Koch. (Mit Tafel I.) § 1. Der Kreislauf des Stickstoffs iu der Natur. Für den Haushalt der Natur, für die Ernährung der auf der Erd- oberfläche wachsenden Pflanzen und der von Pflanzensubstanz direkt lo oder indirekt lebenden sonstigen Organismen und auch für alle anderen praktischen Zwecke scheint der Vorrat an Stickstoffverbindungen, der auf der Erde zur Verfügung steht, allein in Betracht zu kommen, und der unermeßlich reiche Gehalt der Luft an freiem, chemisch nicht ge- bundenem Stickstoff keine Rolle zu spielen, weil vielfache Untersuchungen 15 zeigten, daß die höheren Pflanzen mit Ausnahme der Leguminosen freien Stickstoff nicht zu ihrer Ernährung verwenden können und auch sonst keine chemischen oder phj'sikalischen Mittel bekannt waren, um freien Stickstoff leicht in Verbindungen überzuführen. Daß diese Auffassung nicht richtig sein kann, lehren die bakterio-20 logischen Erfahrungen der neueren Zeit, aus denen hervorgeht, daß all- gemein verbreitete Bakterien aus den Gruppen der fäulniserregenden, nitrifizierenden und denitrifizierenden Bakterien Stickstoft' aus Verbin- dungen in Freiheit setzen und zwar die letztgenannten, wenn günstige Bedingungen obwalten, in ausgiebigem Maße. Der Vorrat an Stickstoff- 25 Verbindungen auf der Erde wird auf diese Weise fortgesetzt verringert. Wenn wir aber trotzdem die Organismenwelt der Erde keinen Mangel an Stickstoffnahrung leiden sehen, muß auf irgend eine Weise dafür ge- sorgt sein, daß die Verluste, welche das aus Stickstoffverbindungen be- stehende Kapital der Erde durch die Lebenstätigkeit der genannten so Bakterien erleidet, aus dem Vorrat an freiem, atmosphärischem Stickstoff wieder ergänzt wird. LAFAR, Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. III. 1 _ 2 Es ist nun bekannt, daß durch Niederschläge Ammoniak, salpetrige und Salpetersäure der Erde zugeführt werden. Durch dieses Ammoniak und jenes, welches der Boden je nach seinem Humusgehalt aus der Luft absorbiert, wird indessen der Vorrat an gebundenem Stickstoff auf 5 der Erde nicht eigentlich vermehrt, denn das Ammoniak gelangt erst durch Verdunstung von der Erde in die Luft. Dagegen entsteht die salpetrige und Salpetersäure des Eegens durch Oxydation des freien Luftstickstofts bei elektrischen Entladungen. Die Mengen an Stick- stoff, die der Boden auf diese Weise zugeführt erhält, haben verschiedene 10 Autoren ziemlich verschieden hoch gefunden. Aeltere Beobachtungen von Bretschneider und dreijährige Versuche mehrerer preußischer Versuchsstationen ergaben eine Zufuhr per Hektar und Jahr in Form von Ammoniak und Salpetersäure im Kegen und anderen Niederschlägen von rund 12 kg Stickstoff, während Welbel (1) löin Südrußland neuerdings nur 4,25 kg fand. Eine (zum Teil auf eigene Versuche sich stützende) vergleichende Zusammenstelhmg der Mengen von Salpetersäure, wie sie in den atmosphärischen Niederschlägen einer- seits in den gemäßigten, andererseits in den tropischen Klimaten zur Erde niederfallen, haben A. Müntz und V. Marcano (1) gegeben: Liebfrauen- herg im Elsaß nach BOUSSIN- GAULT Eothamsted nach Lawes und Gilbert '^^^^^l^ Insel Reunion V enezuela , nach Müntz , ß^,,,^^^^^ und Marcano Ein Liter Kegenwasser \ 111 o" enthält Salpetersäure j 0,18 0,42 2,23 2,67 Ein ha Bodenfläche er- 1 hält dadurch pro Jahr . kg Salpetersäure j 0,3.S 0,83 5,78 6,93 20 Zwei Beispiele werden aber nun zeigen, daß noch andere Wege vorhanden sein müssen, auf denen freier Stickstoff' aus der Luft gebunden und der im Boden wurzelnden Pflanzendecke zugefülirt wird, da fort- gesetzt Generationen von freilebenden oder landwirtschaftlich kultivierten Pflanzen immer wieder Stickstoff' aus dem Boden herausnehmen und 25 festlegen. Buchenwald z. B. legt nach Henry (1) per Hektar und Jahr an Stick- stoff fest in 3000 kg Holz 15-25 kg N in 3000 kg Blätte rn 30 ,. „ 30 zusammen 45—55 kg N Dieser Stickstoffverbrauch wird bei weitem nicht ausgeglichen, wenn, wie oben gesagt, 12 kg Stickstoff' in gebundener Form aus der Luft im Jahre zugeführt werden und auch nicht, wenn wir die angebliche Am- moniakabsorption der Erde in derselben Weise wie in dem gleich zu er- 35 wähnenden landwirtschaftlichen Beispiele in Rechnung stellen. KÜHN (1) hat nämlich in sehr überzeugender Weise gezeigt, daß beim Getreidebau ebenfalls Vorgänge im Boden sich abspielen müssen, durch welche freier Stickstoff" aus der Luft gebunden wird. Kühn baute - 3 — auf dem landwirtschaftlichen Versuchsfelde in Halle seit 1878 auf einig-en Parzellen stets Winterroggen und erntete auch ohne jede Düngung im Mittel der 5 Jahre 1894 — 1898 noch 19,7 Doppelzentner Eoggenkörner per Hektar, während die statistischen Erhebungen nur eine Durch- schnittsroggenernte von 10,8 Doppelzentner in Deutschland in den Jahren 5 1887 — 1896 ergaben. Daß der Roggen unter diesen Verhältnissen nicht unter Nahrungsmangel litt, geht auch daraus hervor, daß die Erträge der nicht mit Stickstoff gedüngten Parzellen, z. B. auf einer nur mit Kali und Phosphorsäure gedüngten Parzelle um 11,6 Proz., auf einer gar nicht gedüngten um 8,5 Proz. des Körnerertrags gestiegen sind, lo wenn man die Ernte aus 1879 mit der Mittelernte aus 1894 bis 1898 vergleicht. Der Roggen konnte dabei nicht aus einem großen Stickstoff- vorrat des Bodens schöpfen, denn Stickstoffdüngung ergab einen erheb- lichen, sicli gut bezahlt machenden Mehrertrag: z. B. steigerten 40 kg Stickstoff pro Hektar die Ernte um 800 kg Roggenkörner, Ein erheb- is lieber Vorrat an Bodenstickstoff kann auch nicht mit der Zeit erst auf- geschlossen sein, denn die Wirkung der Stickstoffdüngung bleibt sich etwa gleich. Folglich sind die relativ günstigen Erträge der nicht mit Stickstoff' gedüngten Parzellen auf die Stickstoffmengen zurückzuführen, die der Boden aus der Atmosphäre erhält. Kühn berechnet nun, daß das 20 Hallenser Versuchsfeld in Form von NH3 und NO3H durch Niederschläge und durch Absorption von NH3 per Morgen und Jahr 14,3819 Pfund N aus der Atmosphäre erhält, während nahezu die gleiche ]\renge z. B. auf einer nur mit Mineralstoffen ohne Stickstoff gedüngten Parzelle 14,6249 Pfund N in einem Jahre geerntet wurden. Trotzdem kann man 25 nicht annehmen, daß der ganze in der Roggenernte gefundene Stickstoff aus dem NH, und der NO.,H der Atmosphäre stamme, weil die Pflanze bei der beschränkten Verbreitung ihrer Wurzeln nicht allen im Boden enthaltenen Stickstoff' ausnutzen kann und weil bei der oben angegebenen Stickstoffernte der Stickstoff' der Stoppeln und Wurzeln ohne Berechnung 30 blieb. Wieviel Stickstoff die erwähnte Roggenparzelle auf anderem AVege noch erhalten mußte, lehrt folgende Berechnung : Nach Helleiegel sind zu einer Roggenmaximalernte 63 Gewichtsteile assimilationsfähiger gebundener Stickstoff nötig; danach und nach der Höhe der KüHN'sclien Roggenernten müßte der Boden seiner Parzellen pro Morgen bis 20 cm 35 Tiefe 47,25 Pfund Stickstoff hergeben. Wenn nun Niederschläge und Ammoniakabsorption dem Boden pro Morgen 14,3819 Pfund Stickstoff zuführen, so bleibt noch aufzuklären, woher der Boden die noch fehlenden 47,25—14,3819 = 32,87 Pfund Stickstoff pro Morgen erhält. Kühn zögert nicht anzunehmen, daß diese Stickstoffmenge in der 40 Weise dem Boden zugeführt wird, daß Bodenbakterien freien atmosphärischen Stickstoff assimilieren und führt an, daß Krüger (Krüger und Schneidewixd [2]) im Boden des Hallenser Ver- suchsfeldes solche Bakterien fand. Auf dieselbe Weise erklärt Henry in der oben angeführten Untersuchung die Stickstoffernährung des Waldes, 45 für welche die im nächsten Kapitel zu besprechende Stickstoffassimilation durch die mit Bakterien vergesellschafteten Leguminosen auch nicht nennenswert in Betracht kommen kann. Henry brachte dürre Blätter von jungen Eichen und Hagebuchen in metallene Kästen, deren Böden mit Kalkstein- oder Sandsteinplatten 50 ausgelegt und deren obere Oeffnuugen mit Dralitgitter bedeckt waren und setzte sie 60 cm über dem Boden frei der Luft aus. Nach einem Jahre war der Stickstoffgehalt 1* — 4 — der Eichenblätter von 1,108 auf 1,923 Proz. also um 0,815 Proz. der Trockensubstanz, der ßuclienblätter von 0,947 auf 2,246 Proz. „ ,. 1,299 ,. 5 gestiegen. Die Gesaratmasse der Eichenblätter hatte sich in dieser Zeit um 21.62 Proz., die der Buchenblätter um 23,01 Proz. vermindert. Nimmt man nun den ungünstigsten, sehr unwahrscheinlichen Fall an, daß das Gewicht sich nur durch Verschwinden der stickstoffreien Stoffe (Zellu- lose, Stärke usw.) vermindert habe, und daß durch Regenwasser keinerlei 10 lösliche Stickstoffverbindungen fortgeführt wären, so würde sich der beim Abschluß des Versuches gefundene Stickstoffgehalt, auf das ursprüng- liche Gewicht der Blätter bezogen, für die Eichenblätter auf 1,508 Proz. Buchenblätter „ 1,727 „ 15 reduzieren. Folglich beträgt der absolute Stickstoffgewinn der Eichenblätter 0.400 Proz. „ „ „ „ Buchenblätter 0,780 ,. Die ein Jahr lang der Luft ausgesetzten Blätter sind also relativ doppelt so reich an Stickstoff als zur Zeit des Abfalls von den Bäumen, und auch 20 die absolute Stickstoffzunahme ist merklich. AVenn der Boden im Herbst pro Hektar 3300 kg dürre Blätter empfängt, so beträgt der absolute Stickstoffgewinn für diese Fläche durch Eichenblätter 13 kg „ Buchenblätter 22 „ 25 Diese Stickstoffmengen kommen denen, welche im Holze jährlich fest- gelegt werden, ungefähr gleich. Diese für die Stickstoffbilanz des AValdes sehr wesentliche stickstoffbindende Fähigkeit der abgefallenen Blätter führt Henry, wie bemerkt, auf niedere Organismen, die sich auf den Blättern ansiedeln, zurück, jedoch ist aus dem hier benutzten Referat 30 nicht zu ersehen, wie er diese Ansicht begründet. § 2. Nachweis und Reinkultur der freilebenden niederen Ori^anisnien, welche chemisch nicht gebundenen Stickstoff assimilieren. Den bestimmten Nachweis, daß es freien Stickstoff assimilierende niedere Organismen gibt, führte zuerst Beethelot (1) durch eine große 35 Reihe von Untersuchungen. Er fand, daß Ackererde aus dem Unter- grund sich mit Stickstoff anreichert, daß diese Fähigkeit aber aufhört, sobald die Erde durch Erhitzen auf 100 ^' von niederen Organismen befreit ist. Damit ist der Beweis erbracht, daß niedere Organismen die Träger der Stickstoffanreicherung solchen Bodens sind und daß letztere 40 nicht, wie auch heute noch manche meinen, durch chemische oder physi- kalische Bindung an unbelebten Körpern, Eisenverbindungen u. a., zu- stande kommt. In Avelchen Dimensionen sich diese Stickstoffbindung im Boden durch niedere Organismen bewegt, zeigen folgende Zahlen Ber- thelot's : 45 50 kg lufttrockener Kulturboden wurde in Gefäßen von 1500 qcm Oberfläche, deren Boden mehrfach durcliRk^hert war und die ein Auf- fangen der Sickerwässer gestatteten, im offenen Felde dem Regen während 7 Monaten ausgesetzt. Es wurde dann eine Stickstoffzunahme von 12,73 g in der ganzen Erdmenge gefunden: — 5 — Anfänglicher Stickstoff-Gehalt 50,37 g Durch Regen |N aus NH, 0,0477 ,. zugeführt ^ [N aus NO3H 0.0012 ,. 50,42 g Stickstoff-Gehalt am Schluß 62,48 g Abgeflossener Salpetersäurestickstoff 0.674 „ Ammoniakstickstoff ? 63,15 ff Eine ebensogroße Probe desselben Bodens wnrde durch Auswaschen zunächst von Salpetersäure befreit, was in dem ebenerwähnten Versuche 10 nicht o-eschehen war, und fixierte dann in derselben Zeit 23,15 g- N. Im allgemeinen bewegten sich bei anderen Versuchen die Stickstoff- zunahmen mindestens zwischen 5 und 10 g auf 50 kg Erde. Berthelot schätzt daher die Menge des auf die besprochene Weise fixierten Stick- stoffs pro Hektar für eine Ackerkrume von 8 — 10 cm Dicke für gelben 15 tonigen Sandboden auf 15—25 kg, für Kaolin auf 32 kg. In einem anderen Versuche reicherte sich ein Boden in 11 Wochen pro Hektar für eine Schicht von 18 cm Dicke um 150 kg Stickstoff an. Zum Vergleiche sei auch noch ein typischer, Luft und Eegen im Freien ausgesetzter Topfversuch angeführt, in dem der Boden zum 20 Unterschied von den bisher genannten Beispielen höhere Pflanzen und zwar Amarantus trug: Stickstoftzufuhr : Anfangsstickstoff in 50 kg Erde 54,09 g N aus Eegen 0,076 „ 25 N aus atmosphärischem Ammoniak höchstens 0,053 „ N der eingepflanzten jungen Pflanzen 0.35 Stickstofternte : Stickstoff der 50 kg Erde am Schluß N durch Wasser weggeführt mindestens N der Pflauzenernte Somit Stickstoffgewinn Diese Beobachtungen wurden durch andere, so z. B. durch Deheeain (2) 35 und Tacke (1), bestätigt. Da durch alle diese Untersuchungen sicher nachgewiesen ist, daß in Erde stickstoffbindende niedere Organismen vorkommen, galt es nun die Natur derselben näher zu ergründen. Erfolgreich war in dieser Richtung zunächst Wi^'ocißADSKY (1—4), der durch eine mustergültige Unter- 40 suchung die anaerobiotische Bakterienform Clostridium Pastonanum kennen lehrte, welche in stickstoffreier Nährlösung bei Gegenwart gewisser Kohlen- stoffverbindimgen kräftig freien Stickstoff assimiliert. Er fand diese Form, wenn er stickstoffreie Lösungen, welche 0,1 Proz. luHPO^, 0.02 Proz. MgS04, 0.001—0.002 Proz. NaCl, FeSO^ und MnSO^ in kleinen 45 Mengen und 2 — 4 Proz. Dextrose sowie Kreide enthielten, mit kleinen Mengen Erde aus dem Garten seines Petersburger Instituts impfte. Es trat dann häufig Stickstoffbindung und gleichzeitig Buttersäuregärung ein, wobei weißliche, kefirkornähnliche Flocken sich zeigten, die aus verschiedenen Bakterien bestanden. Durch die von Winogradsky auchäo bei anderer Gelegenheit mit so großem Erfolg angewendete elektive Kultur, d. h. wiederholtes Ueberimpfen des erwähnten Bakteriengemenges in frische Nährlösuno: der deichen Zusammensetzung und schließlich 54.57 g 56,54 i 0,4U3 2,235 g 5y,i8 g 4,61 o- — 6 — durch 10 Minuten langes Erhitzen der Kultur auf 75" gelang es. aUe Bakterienformen bis auf drei zu entfernen, ohne daß Stickstoffbindung und Buttersäuregärung ausblieben. Unter diesen drei Formen findet sich ein Clostridium und zwei andere, welch letztere sich auf Agar 5 reinkultivieren lassen, aber nicht in stickstoffreier Lösung wachsen. Die Eeinkultur des Clostridium gelang schließlich auch auf Möhren- oder Kartoffelscheiben im Vakuum oder sauerstoffreiem Raum. Clostridium in Reinkultur wächst aber in stickstoffreien Lösungen nicht bei Luft- zutritt, sondern nur im Stickstoftstrom, bindet in solchen Kulturen freien 10 Stickstoff und erzeugt normale Buttersäure, Essigsäure, Kohlensäure und Wasserstoff. Das auf diese AVeise in Reinkultur gewonnene Clostridium Pastoria- nnm assimiliert also freien Stickstoff und vermag dementsprechend in Lösungen zu wachsen, welche so sorgfältig als möglich von Stickstoff- 15 Verbindungen befreit sind. Das Clostridium ist anaerobiotisch, wächst aber auch bei Luftzutritt in Gemeinschaft anderer Bakterien, die den Sauerstoff für sich verwenden. Die letztere, schützende Rolle spielen in den oben erwähnten Yorkulturen die beiden Bakterien, welche aber auch durch manche andere künstlich zugesetzte Bakterienform vertreten 20 werden können. Clostridium Pastoriamim bildet in der Jugend 1,2—1,3 fi dicke Stäbchen, die 1,5 — 2 fi lang sind, sich später vor der Sporenbildung zu Spindeln aufblähen, in denen Jod in der für andere Buttersäurebakterien bekannten Weise intensiv violettbraune Färbung hervorruft, welche 25 Eigenschaft während der Sporenbildung nach und nach verschwindet. Junge und ältere Individuen wurden nur manchmal schwärmend be- obachtet. Eigentümlich für die in Rede stehende Form ist das Ver- halten der Mutterzellmembran nach eingetretener Sporenreife. Zu dieser Zeit zeigt diese Membran nicht die sonst übliche Verquellung, sondern 30 bleibt scharf konturiert und umgibt eine hyaline Substanz, welche die Spore einschließt und sich mit Anilinfai'ben kaum färbt. Nun wird wahrscheinlich durch die aufquellende hyaline Substanz die Membran der Mutterzelle an einem Pole gesprengt und weit geöffnet. Die reife, 1,6 lii lange, 1,3 /n breite Spore liegt jetzt in einem abgerundet drei- 35 eckigen Gallertpolsterchen, der Sporenkapsel, eingebettet, das an zwei Seiten scharfe, an der dritten, der Oeffnung, verwaschene Konturen zeigt. Diese Sporenkapseln, die für die beschriebene Art charakteristisch sind, sind auch in 7 Jahre altem Materiale noch sichtbar. Die Spore keimt polar und zwar stets an dem gegen die Sporenkapselöffhung liegenden 40 Pole. Alle diese Verhältnisse zeigen Fig. 4 — 7 auf Tafel / und die folgende nach Winogradsky's Arbeit reproduzierte Abbildung. ^ i§ ® @ w ^^ 12 3 4 5 6 7 8 Fig. 1. Schema der Eutwicklung des Clostridium Pastorianuni. 1 Stäbchen, 2 Spindelhildiuio-, f> — 6 Sporenbildung-, 7 Eeife Spore in der charakteristischen Kapsel, S Sporenkeimung. Nach Winogradsky. Die (luantitativen Verliältiiisse der durch dieses Clostridium be- wirkten 8tickstoffassiiiiil.*itioii imd Zuckervergärung: erläutert folgendes Beispiel: 1 Liter der erwähnten stickstoffreien Lösung- mit 40 g- Dextrose mit Reinkultur des Clostridium besäet und im Stickstoffstrom gehalten, zeigte nach 20 Tagen einen Gesamtstickstoftgewinn von 53.6 mg; außerdem war der ganze Zucker verschwunden und 44.7 Proz. desselben zu 3.714 g Essigsäure und 14,l(i4 g normaler Buttersäure vergoren. Da- 5 neben waren etwa ^ ., ccm Alkohole, liauptsächlich Isolnitylalkohol und Spuren von Milchsäure entstanden. Auch in anderen Fällen zeigte sich, daß immer auf 1 g vergorene Dextrose etwa 2 mg N assimiliert werden. In verschiedenen Versuchen schwankt das Verhältnis der flüchtigen Säuren stark. Ebenso ist im Verlaufe eines und desselben Versuches lo das Verhältnis der Mengen der gebildeten Gase CO., : H schwankend. Im allgemeinen nimmt während des Gärungsverlaufes die Kohlensäure- menge in dem Gasgemisch zu. Von allen sonst bekannten Buttersäurebakterien unterscheidet sich Clostridium Pastorianum dadurch, daß erstere auch Stärke, Lactose, lö ]\rannit, Glycerin. Calciumlactat oder wenigstens einige dieser Körper vergären, während Clostridinm Pastorianum nur Dextrose, Lävulose, Rohrzucker, Inulin, Galactose und] Dextrin vergärt ; auch bilden die an- deren Buttersäurebakterien meist mehr Alkohol, besonders But3dalkohol. Clostridium Pastorianum fand Winogradskt in Petersburg in jeder 20 Erdprobe, in Paris eine sehr ähnliche Art; in Südrußland. Podolien, "Wolhynien dagegen wurde nie die genannte oder eine ähnliche Form, sondern ein etwas größeres, mit Jod sich blaufärbendes Clostridium ge- funden, dessen Reinkultur noch nicht gelang. Die Form scheint eine etwas von der beschriebenen abweichende Gärung zu veranlassen, bindet 23 aber auch N und zwar auch auf 1 g vergorene Dextrose ca. 2 mg N. Eine größere Anzahl anderer Bakterien prüfte Winogradsky mit nega- tivem Erfolg auf die Fähigkeit zur Assimilation von fi-eiem N. Nur zwei mittels Kartoffelscheiben isolierte Formen hatten vielleicht schwache Befähigung in dieser Richtung. 30 Dagegen glaubt Beijeeinck (1), daß die Zahl der freien Stickstoff' assimilierenden niederen Organismen eine viel größere ist. Er meinte, daß alle Mikrobien. welche bei freier Konkurrenz mit der übrigen Mikrobien- welt sich in Xährsubstraten entwickeln, denen keine Stickstoffverbin düngen absichtlich zugesetzt, die aber auch nicht von den letzten Spuren 35 solcher Verbindungen gereinigt wurden, imstande sind, den freien atmo- sphärischen Stickstoff zu binden und zu ihrer Ernährung zu verwenden; er faßt diese Organismen unter dem Namen Oligonitrophile zusammen, denen 3Ieso- und Polyiiitrophile nach der Abstufung des Bedürfnisses nach Stickstofiverbindungen gegenüberstehen. 40 Bei.jerinck erhält durch „Anhäufungsversuche", die er im Licht hält, mit Chromophyll begabte Oligonitrophile, die im Lichte C aus der COo der Luft beziehen können, während im Dunkeln bei Zusatz von Kohlenstoffnahrung farblose Oligonitrophile auftreten. Wenn er z. B. Leitungswasser mit 0,02 Proz. KoHPO^ im Lichte hielt, so wuchsen 4-, nach Impfung mit Erde Cyanophyceen, die er für befähigt hält freien Stickstoff zu assimilieren, ohne jedoch Beleganalysen darüber zu ver- öffentlichen. Die Beobachtung, daß nach GRAEB^'ER sich in Heidemoore verwandelnde Sandflächen ebenso wie nach Teeub die durch die vul- kanischen Ausbrüche verwüstete Insel Krakatau zunächst sich mit Cyano- 50 phyceen bedecken, braucht zu ihrer Erklärung nicht die Annahme, daß Cyanophyceen freien Stickstoff' assimilieren; denn es können sehr wohl in jenen Böden Stickstoff bindende Bakterien neben den Cyanophyceen uner- kannt ihr Wesen getrieben haben. Eing-ehendere Untersucliiing-en müssen daher die Frage entscheiden, ob Cyanophyceen freien Stickstoff zu ihrer Ernährung verwenden können oder 5 nicht. Ueberhaupt genügt die Beobachtung, daß Organismen in stick- stoffarmen Flüssigkeiten wachsen, nicht, um die Behauptung zu begründen, daß alle diese Formen freien Stickstoff assimilieren, denn es gibt viele Organismen, die in bezug auf Stickstoffnahrung quantitativ sehr genügsam sind. Nur wenn die Analyse einer Reinkultur Stickstoffzunahme zeigt, 10 kann man von Bindung freien Stickstoffes durch den betreffenden Orga- nismus reden. In den im Dunkeln gehaltenen Kulturen Beijerinck's, die mit Erde geimpft wurden, trat, w^enn Glucose als Kohlenstoffquelle zugesetzt wurde, bald Clostridium Pastoriamim neben anderen Formen auf. Nahm 15 man statt Glucose Mannit oder Kalium- oder Natriumpropionat, so herrschte meist ein auffälliger, großer Organismus, den Beijerinck Asofohader chroococcum nennt, vor, der in allen untersuchten Böden, auch in Wiesen, in Blattdünger und Dünensand, nur nicht in Heidesand, von Beijerinck gefunden wurde. Dieser Organismus ist auf Agar, der mit 20 2 Proz. Mannit und 0,02 Proz. K0HPO4 hergestellt ist, leicht rein zu kultivieren und aus solchen Reinkulturen leitet Beijerinck folgende Gattungsdiagnose ab, welche durch Fig. 1—3 der Tafel I ergänzt wird. Asotohader : Dicke, in der Jugend meist als Diplokokken oder Kurz- 25 Stäbchen von 4 — 6 f.i Dicke vorkommende Bakterien ' ). mit hj^alinem, oft eine Vakuole führendem Inhalt und schleimiger Wand von sehr ver- schiedener Dicke. Jüngere Zustände mehr oder weniger beweglich ver- mittels einzelner oder in 4 — 10 zähligen Büscheln stehender polarer Geißeln, die ungefähr so lang sind wie die Bakterien selbst. Sporen 30 fehlen. Assimiliert atmosphärischen Stickstoff. Bisher sind zwei Arten bekannt : Azotohader diroococcmn: Erzeugt treibende Rohmembranen auf Lei- tungswasser mit 2 Proz. Mannit und 0,02 Proz. K.,HP04 bei Infektion mit Gartenerde. Nur w^enige Individuen der jungen Kulturen bewegen 35 sich und zwar mit einer einzelnen polaren Cilie. Junge ^Membranen ent- sprechen der Gattungsdiagnose, ältere bestehen aus Mikrokokken von wechselnder Größe, welche zu Sarcinapaketen vereinigt bleiben. Die älteren Zustände sind oft braun oder schwarz. Oxydiert zahlreiche Kohlenstoffverbindungen zu CO.. und H2O. Ist makroaerophil. 40 Azotohader ar/ilis: Allgemein im Kanal wasser in Delft gefunden. Roh- und Reinkultur wie bei voriger Art zu erhalten. Sehr stark be- weglich durch Bündel polarer Cilien. Schöne große durchsichtige, an kleine Monaden erinnernde Bakterien, oft mit deutlich sichtbarer Wand, Protoplasma, Zellkern, Granula und Vakuolen. Wächst auf den ver- 45 schiedensten Nährböden, besonders gut auf Leitungswasseragar mit 2 Proz. Glucose und 0,02 Proz. K0HPO4 ; kann mit organisch sauren Salzen einen grünen oder roten Farbstoff erzeugen, welcher weithin diffundiert. In einer zweiten Arbeit, die Beijerinck mit van Delden (1) publizierte, widerruft er aber seine Angabe, daß Azotohader freien Stickstoff assimiliere, 50 1) Beneckk und Keutner (1 ) glauben, daß Azotohncter nicht den Bakterien sondern den C.yanophyceen zuzurechnen und vielleicht als farblose Aphmiocapsa aufzufassen ist. Vorbehaltlich späterer Entscheidung dieser Frage sei hier einstweilen Azotohader als Bakterienform aufgeführt. LäFAR, Handbuch d. Techn. MyJcoIogie. Bd. III. Taf. I. Erklänmg der Abbildungen. Fig. 1. Azotobacter chroococcurn. Junge Kultur von 24 Stunden auf Leitungs- wasser mit Kaliumphosphat, 2 Proz. Agar, 2 Proz. Glucose. Nur einzelne Individuen bewegen sich. Vergr. 1000. Nach dem Leben phot. Fig. 2. Azotobacter agilis. Kultur auf H20-Phosphat-Glucose-Agar 2 Tage alt. Im Protoplasma ist der Zell- keru sichtbar, sowie Vakuolen und Granula, in einzelnen sich teilenden Zellen die Kern- spindel. Vergr. 1000. Nach dem Leben phot. Fig. 3. Azotobacter agilis. Gilienfärbung. Photographie nach einem Präparate von Herrn Prof. Zettnow, Berlin. Die Cilien meistenteils zu polaren Bündeln angeordnet. Vergr. 1000. Fig. 4. Clostridium Pastorianum. Kurze, sich lebhaft teilende längere, be- reits zu Spindeln anschwellende, mit hellerem körnigen Inhalt, schließlich auch ein polar gestelltes, sporogenes Korn tragendes Stäbchen. Fig. 7. Clostridium Pastorianum. Sporenkeimung. Das Keim Stäbchen ist bereits aus der Sporenwand hervorgetreten, steckt aber noch in der Sporenkapsel. Fig. 5. Clostridium Pastorianum. Sporentragende Spindeln. Fig. 6. Clostridium Pastorianum. Ruhende Sporen mit der charakteristi- schen Sporenkapsel, daneben verschiedene Keimungszustände. Fig. 1 — 3 und Erklärung nach Beijeeinck. Fig. 4 — 7 „ ,. „ WiNOGRADSKY. LAFAE, HawVmcli d- Teclin. Mjßoloijie. Bd. III. Kap. 1. Taf. I. :ck"s negatives Eesultat sich erklären dürfte. Es ist nicht ausgeschlossen, 15 daß in ähnlicher Weise Pilze bald Stickstoff binden, bald nicht. Die weitere Frage, ob Algeu freien Stickstoff binden können, ist eine Zeitlang nachdrücklich bejaht worden. Frank (1) zeigte zuerst, daß Sand der vom Lichte getroffen wird und sich mit Algen bedeckt, merklich sich mit Stickstoff anreichert, während dunkel gelialtener Sand 20 dies nicht tut. Fkank folgert daraus, daß Algen freien Stickstoff binden, und diese Ansicht wurde scheinbar bestätigt durch mit großem Auf- w^and von experimentellem Geschick durchgeführte elegante Unter- suchungen von ScHLOESiNG Und Laurent (1 u. 2), w^elche nicht nur indirekt die eintretende Stickstoffanreicherung des Yersuchsbodens be- 25 stimmten, sondern direkt gasanalytisch das Verschwinden von freiem Stickstoff aus dem in dem Versuchsgefäß befindlichen Gasgemisch fest- stellten. Sie fanden einerseits, daß w^enn im Boden Hafer oder andere Gramineen, Brassica oder Kartoffeln kultiviert wurden, keine Stickstoff"- fixierung aus der Luft stattfand, w^enn der Boden durch Bedeckung mit .30 Sand verhindert wurde, sich mit Algen zu bedecken, während Stickstoff- bindung eintrat, w^enn auf dem Boden sich Moose und Algen entwickelten. Versuche mit möglichst reinen Algenvegetationen in unsterilisiertem Boden ohne Aussaat von höheren Pflanzen ergaben ebenfalls mit einer Ausnahme starke Stickstoffbindung, während die fast ohne Algen ge- söbliebenen Kontrollversuche und der mit Moosen bepflanzte keine Stick- stoffzunahme zeigten. Die ganze Menge des gebundenen Stickstoffes fand sich in der obersten, einige Millimeter dicken Bodenschicht. Schloesinct und LAUJiENT folgern hieraus, daß es niedere grüne Organismen gibt, die freien atmosphärischen Stickstoff" assimilieren. L'm die Berechtigung 40 dieses Schlusses zu prüfen, war es vor allem notwendig, entsprechende Ver- — 13 — suche mit Alo^enreinkulturen unter Ausschluß von Bakterien anzustellen. Solche Versuche führte auf meine Veranlassung- Kossowitsch (1) durch und zeigte, daß ein Cystococcus in ganz reiner Kultur und SHcJwcoccus, dessen Kultur noch Bakterien und Schimmelpilze enthielt, keinen Stickstoff banden. Kosso WITSCH fand aber starke Stickstofffixierung-, wenn er die Algen 5 mit Bodenbakteriengemisch zusammen kultivierte. Er glaubt danach, daß die ihrerseits zur Stickstofffixierung unfähigen Algen bei diesem Prozesse eine indirekte Eolle spielen, indem sie den stickstoftassimilieren- den Bakterien Kohlenhjxlrate liefern, welche sie im Lichte durch Assi- milation bilden. Auf diese Ansicht, deren Richtigkeit heute wohl all- 10 gemein anerkannt wird, komme ich unten nochmals zurück. Hier sei nur noch bemerkt, daß Krüger und Schneidewind (2) das Resultat von KossowiTscH. daß die Algen keinen freien Stickstoff" assimilieren, durch Untersuchung einer größeren Anzahl von reinkultivierten Algenformen aus den Gattungen Sfichococcus, Chlorella und CJiIorofhecium bestätigten 15 und erweiterten. Hier ist indessen daran zu erinnern, daß Azofohader vielleicht eine Cj^anophycee ist. (S. oben S. 8 Anm.) Von mehreren Seiten ist endlich die Ansicht vertreten worden, daß auch die höheren grünen Pflanzen zur Stickstoffassimilation befähigt wären. Fra^k besonders vertrat den Standpunkt beharrlich, daß die 20 Assimilation des freien Stickstoffs vermutlich eine allgemeine Eigen- schaft des pflanzlichen Protoplasmas sei. Liebscher (1) für Hafer und Senf und Sfoklasa (1) stimmen ihm bei und Versuche von Petermaxn (1) über Gerste, von Atwater und Woods (1) mit Hafer und Roggen und von Breal (1) für Tropaeolnm scheinen seine Ansicht zu bestätigen. Zahl- 2.^ reiche andere Untersuchungen, wie von Pfeiffer und Franke (1), von KowERSKi (1), Aeby (1) und Lotsy (1) für Senf, von Coates und Dod- suN (1) für Baumwolle, von Day (1) für keimende Gerste, von Nobbe und HiLTNER (Ij und von Richter (1) für andere Pflanzen haben zu dem Resultat geführt, daß die höheren Pflanzen (mit Ausnahme der so im nächsten Abschnitt zu besprechenden Leguminosen) keinen freien Stickstoff assimilieren und somit die Richtigkeit der älteren klassischen Untersuchungen von Boussingault (1) und Hellriegel (1) nicht er- schüttert ist. Höchst wahrscheinlich sind Frank und seine oben ge- nannten Nachfolger dadurch getäuscht worden, daß sie keine Rücksicht 35 auf die Tätigkeit der in den unsterilisierten Versuchsböden vorhandenen stickstoffassimilierenden Bakterien nahmen und den von diesen gebundenen Stickstoff als von den höheren Pflanzen assimiliert ansahen und in Rech- nung stellten. Jedenfalls geben Frank selbst, dann Nobbe und Hiltner, wie auch Richter ausdrücklich an, daß die Böden während der Ver-4o suche stickstoffreicher geworden seien. Näher kann auf diese Frage hier nicht eingegangen werden und sei der Leser im übrigen auf Pfeffer's Pflanzenphysiologie. Bd. I, S. 386 verwiesen. Hervorgehoben sei aber, daß auch die meisten der gegen eine Stickstoftassimilation der höheren Pflanzen sprechenden Versuche entweder in unsterilisierten oder in zwar 40 sterilisierten aber mit Bodenaufguß oder in ähnlicher Weise geimpften Böden angestellt sind und daß solche Versuche nie ein völlig klares Bild über das Verhältnis der höheren Pflanze zum freien Stickstoft' geben können, weil unsterilisierte Böden durch Bakterientätigkeit Stick- stoff" gewinnen oder verlieren können. Indessen hat Petermann (2) ge-50 zeigt, daß Gramineen in sterilisierten Böden keinen Stickstoff binden, während freilich Stoklasa (1) andrerseits das Gegenteil in sterilisierten und auch angeblich steril gebliebenen Böden beobachtet haben will. — 14 — § 3. Bedingungen der Stickstoffassimilation durch niedere Organismen. Die wiclitig-e Fähigkeit der Assimilation freien Stickstoifs ist also bisher nur für einige Bakterien sicher bewiesen. Teils durch Unter- suchungen an Eeinknlturen dieser Formen, teils durch Beobachtungen über die Stickstoifbindung- im natürlichen Boden sind nun auch schon 5 eine ßeihe von Anhaltspunkten über die Bedingungen der Stickstoff- assimilation durch niedere Organismen gewonnen worden. Bezüglich der Ernälirung des Azoiobader mit anorganischen Stoffen zeigen zunächst Geklach und Vogel (3), daß Kalk und Phosphorsäure unentbehrlich seien. Kali und Natron aber fehlen können, obwohl Gegen- 10 wart eines der letzten beiden Stoffe Wachstum und Stickstoffassimilation des Azotobader begünstigt. Freilich hat Beethelot andrerseits ange- geben, daß gerade kalireiche Böden vorzugsweise Stickstoff binden; viel- leicht sind aber solche Böden w^eniger wegen ihres Kalireichtums als wegen ihrer physikalischen Beschaffenheit günstig für Stickstoff bindende 15 oder ungünstig für stickstoffentbindende Organismen. Weiter ist sicher, daß das Maß der Entwicklung der stickstoff- bindenden Organismen und die Menge des von ihnen assimilierten Stick- stoffs durch die Menge der verfügbaren Kohlenstolfnahrung bestimmt wird. •20 Daß kohlenstoffhaltige Substanz für die stickstoffbindenden Orga- nismen notwendig ist, wurde schon früh erkannt. Gautier und Dkouin (3) stellten z. B. Versuche mit künstlich zusammengesetztem Boden, der Holzkohle und Humus aus Zucker bereitet enthielt, an und fanden nur bei Gegenwart solcher kohlenstoffhaltiger Substanzen Stickstoff bindung. 25 Aehnliche Resultate erhielt Beethelot (1) mit Zusatz von Humus aus Erde oder Zucker. Berthelot und später Kossowitsch (1) stellten auch fest, daß ein Zusatz von Zucker zu Erde oder Sand die Stickstoff- bindung begünstigt. Durch die Untersuchungen an Reinkulturen von Ciosiridium Fastorianum durch Winogeadsky, desgleichen von Azotobader wodurch Gerlach und Vogel, von höheren Pilzen durch Pueiewitsch ist weiter bewiesen, daß die Menge des gebundenen Stickstoffes in einem gewissen Verhältnis zur verbrauchten Menge an kohlenstoftlialtiger Nahrung steht, welche in diesen Fällen Glucose oder Rohrzucker war. So fand Winogeadsky durch Clostridium auf 1 g verbrauchten Zucker 35 etwa 1,5 — 1,8 mg N gebunden. Gerlach und Vogel beobachteten, daß Azotobader mit bis zu einer gewissen Grenze steigenden Glucosegaben steigende Stickstoffmengen assimilierte. Sie fanden bei Versuchen, welche enthielten per Liter 1 g" Glucose 7.4 mg- N-Zunahme 2 1) )j 13,5 11 )) 3 » )) 17,3 !1 4 » )) 31,4 11 5 » I) 39,4 11 5 !) !5 45,9 11 7 n )5 59,9 11 10 )i !) 91,4 11 12 !5 )1 127,9 n 15 » !1 62,9 11 In Versuch 1 — 9 war nach 5 Wochen die Glucose ganz ver- öüschwunden, so daß in diesen Versuchen im Mittel auf 1 g verbrauchte — 15 - Glucose 8.9 mg- N gebunden war. Das ist also eine erheblich bessere Leistung- als sie durch Clostridium Pasiorianum in WiNOGßADSKY's Kul- turen erzielt war. Eine ähnliche Beziehung fand Püeiewitsch für Schimmelpilze, wie seine oben zitierten Zahlen zeigen. Eine solche Al)häiig:igkeit der £:el>uiideiien N-meiige von der ver- 5 brauchten Znekermeiige und das Mißverhältnis zwischen beiden wird verständlich, wenn man annimmt, daß die Hauptmenge des verschwinden- den Zuckers oder anderer Kohlenstoftquellen, des Mannits z. B. bei Azoiohader, zur Energieproduktion verwendet wird. Das anaerobiotische Clostridium gewinnt Energie durch die Umsetzung des Zuckers, bei 10 welcher Buttersäure. Essigsäure, Kohlensäure und Wasserstoff entstehen ; Asotohadey oxydiert nach Beijerinck zahlreiche Kohlenstoffverbindungen zu Kohlensäure und AVasser. Von Interesse ist in dieser Beziehung die Bemerkung von Saida, daß Phoma in stickstotfarmen Lösungen mehr Kohlensäure produzierte als in stickstoffreicheren, in welchen sie freien 10 Stickstoff nicht assimiliere. Für die Bindung freien Stickstoffes scheint demnach mehr Energie notwendig zu sein. Die hiernach nötigen Kohlenstoffverbindungen liefern in der freien Natur den stickstoffbindenden Bakterien die grünen, im Lichte kohlen- stoöassimilierenden Pflanzen. 20 Hiermit dürfte nach Kossowitsch's Vorgang, wie bemerkt, auch die durch Schloesinct und Laukent und durch andere klar bewiesene Be- deutung der Algen für die Stickstoff'bindung im Boden ihre Erklärung gefunden haben und man braucht nicht, wie Gautiek nnd Drouin früher wollten, anzunehmen, daß die Algen nur dadurch für die Stickstoff- 25 anreicherung des Bodens wichtig sind, daß sie Ammoniak speichern und so verhindern, daß Stickstoff in Form von Ammoniak entweicht. Daß von Algen besiedelte und vom Lichte getroffene Bodenschichten in vielen Fällen der Sitz der Stickstofffixiernng sind, zeigte z. B. Hell- eiegel, als er in seinen Untersuchungen über den Stickstoffbedarf der 30 Gerste sich die Frage vorlegte, ob seine VersuchspÜanzen, die in mit Sand gefüllten Glasgefäßen wuchsen, wohl auch aus der Luft und nicht nur durch die Düngung Stickstoff erhalten hätten. Er fand, daß die vom Lichte getroffenen Sandschichten Algenvegetation zeigten und sich merklich mit Stickstoff" angereichert hatten, daß dies aber sofort unter- oj blieb, wenn von den Seiten des Glasgefäßes oder der Oberfläche der Sandschicht das Licht abgehalten wurde. Li den belichteten Gefäßen wurden bis 50 mg N pro 4 kg Sand und in den belichteten äußersten Schichten auf 100 g Sand bis 3 mg N gebunden. Schloesing und Laurent fanden auch in ihren schon oft zitierten Versuchen, daß die ganze Menge 4o des assimilierten Stickstoffs sich in der obersten, nur wenige Millimeter dicken Bodenschicht fand, die vom Lichte getroffen wurde und von Algen bedeckt war. Ganz dasselbe Eesultat erhielten unfreiwillig Deheeaix und Demoussy (1), als sie Lupinus angustifoJius in Sand in Töpfen kultivierten. Einzelne Pflanzen entwickelten sich ganz gut ohne 4.-. Knöllchen zu bilden, und eine enthielt z. B. in der Erntesubstanz 93 mg N, während im Samen nur 8,7 mg gefunden wurde. Der in der Aus- saat vorhandene Stickstoff hatte sich also auf mehr als das Zehnfache vermehrt. Dieses auffallende Ergebnis fand seine Erklärung darin, daß die obersten belichteten Schichten des Sandes, in denen sichöo Algen entwickelt hatten. 80 mg X pro 100 g Sand, die unteren nur 4 mg am Schlüsse des Versuches enthielten. Auf Grund der anderweitig fest- gestellten Tatsachen müssen wir auch hier annehmen, daß in den be- — 16 — lichteten Sandschichten stickstotfbindende Organismen tätig waren und die Algen sie mit kohlenstoffhaltiger Nahrung versorgten. In stickstoffarmeu Substraten werden die Algen dabei auch von den Bakterien mit Stickstoff ernährt werden. So fand Bouilhac (1) im An- 5 Schluß an die Beobachtung von Kosso witsch, wonach C'^s/ofof^/s-Kulturen bei Zusatz von Bodenbakterien Stickstoftassimilation zeigten, daß Nostoc puncHforme in stickstottreien Lösungen bei Gegenwart von Boden- bakterien wächst und ein solches Gemeng-e kräftig- Stickstoff" bindet. Es gilt dies aber nicht für alle Algen, denn mit Schisoihrix lardacea und 10 üJothrix flaccida gelang der Versuch nicht. Dementsprechend muß die von Reinke (1 u. 2) aufgestellte Meinung, daß die stickstoff'bindenden Bakterien, speziell auch Azotohader und Clostndium. die Bekecke und Keütker im Schlamm und Plankton der Kieler Föhrde fanden, von wesentlicher Bedeutung für die Stickstoffernährung der Algen in der See 15 und im süßen Wasser sind, noch experimentell in der Richtung aus- gebaut werden, ob und welche Algen direkt von den Bakterien Stick- stoff beziehen können. Von großem Interesse ist jedenfalls die von Reinke mitgeteilte Beobachtung Keütner's, daß auf großen Algen, wie Laminaria ßexicaulis, Fucus serrahts, Hydrolapathum sangnineum und an- 20 deren, Azotohacier in solcher Menge vorkommt, daß man ihn direkt mikroskopisch in dem abgekratzten Schleime nachweisen kann. Aufzuklären bleibt, in welcher Weise die Algen Stickstoff von den Bakterien beziehen, ob sie dieselben direkt verdauen, was Reinke nicht wahrscheinlich dünkt, oder sich dabei der Vermittlung anderer Bakterien 25 bedienen. Die Reinke am meisten zusagende Hj'pothese, daß die Bak- terien weit mehr Ammoniumverbindungen aus freiem Stickstoff' bilden, als sie selbst brauchen und die Algen diesen Ueberschuß aufnehmen, er- scheint mir wenig wahrscheinlich, weil die Bakterien offenbar nur mit großem Kraftaufwand freien Stickstoff' assimilieren. 30 Nach dem Gesagten könnte es scheinen, als ob für die Tätigkeit der stickstoff bindenden Organismen Gegenwart von Algen und Licht un- bedingt notwendig wäre. Wie Berthelot gegenüber Schloesing und Laurent (2) mit Recht hervorhebt (vgl. die Diskussion über Schloesing und Laürent's Mitteilung in der Pariser Akademie), ist dies nicht 35 richtig, sondern der erwähnte Prozeß geht auch im Dunkeln im Boden vor sich. Als Kohlenstoft'quelle für die stickstoff'bindenden Organismen müssen dann die kohlenstofflialtigen Verbindungen im Boden, Pflanzen- reste usw. dienen. Nicht ausgeschlossen erscheint, daß in solchen Fällen auch die im Dunkeln aus Kohlensäure Kohlenstoff' beziehenden nitrifl- 40 zierenden und die von Beijerinck beschriebenen in dieser Richtung kräftigeren, als Kohlenstoffquelle einen h3i)othetischen Bestandteil der Luft benutzenden oligokarbojdiilen Bakterien und ähnliche die stickstoff'- bindenden Organismen unterstützen. Die Stickstoff'bindung im nicht belichteten Boden zeigen folgende 45 Zahlen Berthelot's : Gehalt des Bodens pro Kilo au organischem N 0,0833 g Nitrat-N 0.0077 „ .Sa. o.oyio 2- Zunahme des Bodens pro Kilo im Licht im Dunkeln 30. April f an organischem Stickstoff 0,0964 g 0.0879 g bis 6. Juli 1 au ^■itratstickstoff 0.0015 ,. 0.004(j .. Sa. 0,0979 g 0.0925 g — 17 — ß. Juli bis \ an org-auischem Stickstoff' 0.1222 g 0,1022 g 10. Oktober I an Nitratstickstoff" 0,0067 ,. 0,0077 „ Sa. 0,1289 g 0.10t)i» g Gesanitzunahme au Stickstoff' 0,0379 g 0,0189 g Der Prozeß der 8tickstoffbindiing im Boden g-eht nicht nur nicht aus- 5 schließlich in den belichteten Bodenschichten vor sich, sondern Berthelot erwähnt, daß dieser Prozeß sich in der ganzen 45 cm dicken Boden- schicht seiner Yersuchsgefäße mit gleicher Intensität abspielte. Jeden- falls kommen stickstolfbindende Bakterien noch viel tiefer im Boden vor; wir fanden sie im Ackerboden noch bei 80 cm Tiefe, und Fijeuden- 10 EEiCH stellte fest, daß Azoiohactcr noch 50 cm unter der Eidoberfläche zu ünden ist. In an KohlenstottVerbindungen sehr armen Böden wird der Einfluß der Algen und der Belichtung auf die Stickstoffbindung- besonders klar hervortreten; begünstigt wird dieser Prozeß aber gewiß durch die erwähnten Einflüsse in allen Böden. Und so findet der alte 15 Glaube der Landwirte seine Begründung, wonach ein Auftreten von Algen und ähnlichen grünen Organismen das sicherste Zeichen für eine gute Gare des Ackers ist und die beste Gewähr für ein gutes Ge- deihen der nachfolgenden Saat bietet. Vgl. S. 21, Anm. 2. Bezüglich des Einflusses der Gegenwart von Stickstoft'verl)iii(liiiigeii2o auf das '\A'achstum der freien Stickstoff' bindenden Bakterien sind alle Autoren darin einig, daß die Stickstoft'bindung herabgesetzt wird, wenn erhebliche Mengen von StickstoffVerbindungen vorhanden sind. Berthelot sagt direkt^ Vorbedingung' für Stickstoff' bindung sei ein stickstoffarmer Boden. Tacke (1) und auch Immeneoeff (1) beobachteten aber auch 25 in stickstoftVeichen Böden Stickstoff'bindung". Closfridiuni Pastorianum wächst in stickstoftVeichen Substraten, z. B. in Bouillon, kaum, auf Gelatine g-ar nicht. Azoiohader entwickelt sich auf Fleischinfusgelatine nicht immer, in Bouillon nach Gerlach und Vogel nicht. Andrerseits wird das Wachstum des Asoiohader nach Beljerinckso durch Gegenwart kleiner Mengen von Stickstoffverbindungen sehr ge- fördert. Besonders Nitrate wirken selbst in Konzentrationen von 1 j). m. günstig, weniger Ammonsalze und Asparagin; Pepton wird sehr schwierig verbraucht. Auch Clostridium Fastorimmm ist. trotzdem es nach Wino- GRADSKY (2) angepaßt ist, bei Abwesenheit von StickstoffVerbindungen 35 zu wachsen und in reichlich mit Pepton oder anderen Stickstoffver- bindungen versetzten Nährlösungen degeneriert, doch in seinem Geschmack hinsichtlich verschiedener StickstoffVerbindungen wohl difterenziert. So vergärt es bei Peptonzusatz Dextrose, Rohrzucker, Lävulose, Inulin, Galactose und Dextrin, nicht aber Milchzucker, Arabinose, Stärke, 40 Gummi, Mannit, Dulcit. Glycerin, Calciumlactat. Dagegen vergärt es bei Gegenwart von Amnion von allen diesen Körpern nur Dextrose, Eohrzucker. Inulin. Bezüglich der Abhängigkeit der Intensität der Stickstoft'bindung im Boden von der Temperatur kann nur angeführt werden, daß nach 45 Berthelot dieser Prozeß unter 10" und über 40 — 45" nicht von statten gehen soll. Die Sommertemperatur soll am günstigsten sein, wofür folgende Beobachtungen von Berthelot als Beleg angeführt werden: Zunahme des Gesamtstickstoft's in 1 Kilo Boden 29. Mai— 10. Oktober von 0,0709-0,0933 g 50 10. Oktober— 30. April „ 0.0933—0,0910 ,. 30. April-Oktober „ 0,0910-0,1179 „ Ich habe dagegen ebenso wie Deherain (2) starke Stickstoft'bindung LAFAR. Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. IH. 2 — 18 — (s. unten bei Besprechung des Einflusses einer Bodenlüftung-) auch während der Wintermonate beobachtet, was mit Beethelot's Angabe nicht stimmt und für die praktische Verwertung- der Stickstoffbindung im Boden wichtig ist. 5 Der Boden, in dem Stickstoffbindung stattfinden soll, muß nach Beethelot zwischen 2 — 3 und 15 Proz. Wasser enthalten. Zu viel Wasser wirkt schon deshalb schädlich, weil es die Luftzirkulation hemmt. Daß Luftzufuhr die Stickstoffbindung durch Azotohader in Rein- kultur begünstigt, wurde oben schon berührt; ebenso verstärkt Lüftung 10 diesen Prozeß im Boden. Es muß zunächst dahingestellt bleiben, ob dabei die reichliche Sauerstoffzufuhr die stickstoff'bindenden Bakterien zu lebhafterer Vermehrung und Tätigkeit treibt, oder ob nur gasförmige Stoffwechselprodukte wie Kohlensäure durch den Luftstrom entfernt und so die stickstoffbindenden Bakterien wieder in ungehinderte Berührung 15 mit stickstoffhaltiger Luft gesetzt werden. Die Verstärkung der Stick- stoffbindung durch Lüftung des Bodens zeigt ein Versuch, den wir (Koch (2)) ausführten, nachdem schon früher wiederholt andere, z. B. Krüger und Schneidewind (3), festgestellt hatten, daß in gelüftetem Boden Pflanzen ganz auffallend besser wachsen. Wir haben den Ver- 20 Suchsplan dabei in der Weise erweitert, daß wir entsprechend unserer oben erwähnten Feststellung, daß stickstoffassimilierende Bakterien mindestens bis 80 cm Tiefe im Boden unseres Versuchsfeldes vorkommen, diesen Boden in vier verschiedenen Schichten, nämlich zu- erst bis 20 cm Tiefe, d. h. bis zur Sohle der Pflugfurche, dann von 25 20—40, 40 — 60 und 60—80 cm Tiefe im Herbste der unbearbeiteten Haferstoppel entnahmen und bis zum Frühjahr in Haufen, die allmonat- lich umgearbeitet wurden, im Freien liegen ließen und dann in Vege- tationsgefäße füllten, andere solche Gefäße aber zum Vergleich mit im Frühjahr aus der unbearbeiteten Haferstoppel entnommenen Proben des 30 gleichen Bodens füllten und Hafer, Senf, Buchweizen und Zuckerrüben in den Gefäßen kultivierten. Die hier folgenden Zahlen zeigen, wie der Stickstoffgehalt des Bodens, nach Kjeldahl bestimmt, infolge des Lüftens des Bodens während des Winters zunahm, also in der Jahreszeit, in der nach Berthelot die Stickstoff bindung nicht vor sich gehen soll: 35 Ernteerhöhung durch häufiges Umschaufeln des Bodens während des Winters. Die Ernte in nicht gelüfteter Erde = 100 gesetzt. Versuche in je 18 kg Erde in Blechgefäßen. Mittelwerte aus je 5 Versuchen. Böden aus Hafer Senf Buchweizen Eüben Schicht I bis 20 cm tief 237 457 220 231 II 20—40 „ „ 197 122 168 208 „ III 40-60 .. „ 353 107 193 228 ., IV 60-80 '.. „ 216 H4 180 225 Ernte = Körner -|- Stroh lufttrocken ; hei Eüben ohne Blätter. 45 Haferkörnerernte in einem Gefäß : Schicht Gelüfteter Boden Nicht gelüfteter Boden I bis 20 cm tief 40,9 g 17.04 g 120-40 „ „ 10,0 „ 5,44 „ Der Stickstoffgehalt des Bodens (nach Kjeldahl bestimmt) hatte dabei 50 während des Winters durch das Umschaufeln in folgender Weise zutrenommen : Gelüftet Stickstoffgehalt » Schicht I bis 20 cm 0.132 „ II 20-40 „ 0,109 „ II [ 40-60 „ 0,076 ,, IV 60-80 ., 0.069 — 19 — Stickstoflfgehalt und Stickstoffzunahme in gelüftetem und nicht gelüftetem Boden. Nicht gelüftet Stickstoffgehalt 7o Stickstoffzunahme °'o 0,113 0,019 5 0,074 0,035 0,059 0,017 0,046 0,023 Hiernach darf es als sicher hingestellt werden, daß das durch die mitg-eteilten Zahlen belegte, ganz auffallend gesteigerte AVachstum in durch Umschaufeln »-elüfteter Erde wesentlich auf die Steigerung derio durch die Luftzufuhr bewirkten Stickstolfbindung durch Bakterien zurück- zuführen ist. Zweifellos wird der Boden hierbei aber auch sonst noch günstig verändert, besonders in bezug auf seine physikalische Beschaffen- heit. So fand ich, daß die wasserhaltende Kraft des Bodens durch das Umschaufeln sich um 20 Proz. in unseren Versuchen erhöht hatte. Es 15 ist klar und bekannt, daß dadurch die Pflauzenentwicklung ganz wesent- lich verbessert wird. Und eine solche Erhöhung der wasserhaltenden Kraft tritt nicht nur bei Versuchen mit kleinen Erdmengen hervor, sondern auch dann, wenn auf dem Felde der Boden häufig und gründlich bearbeitet wird. Der Boden erscheint im Frühjahr auf solchen Feldern 20 viel weniger naß als bei geringerer Bearbeitung. § 4. Bedeiitnug der Bindung freien Stickstoffs durch niedere Organismen für den Haushalt der wildwachsenden Pflanzen und für die Landwirtschaft. Es ist nun noch die Frage zu erörtern, in welcher Weise und in 25 welchem Umfange die Pflanzenwelt in der freien Natur, wie vor allem im landwirtschaftliclien Betriebe, sich von dem durch die Tätigkeit der soeben besprochenen Bodenbakterien gebundenen Stickstoff ernähren kann. Wir wollen diesen Punkt an der Hand der darüber vorliegenden landwirtschaftlichen Erfahrungen besprechen. Daß man aus schwerem 30 Boden mehr Stickstoff in der Ernte herauswirtschaften kann, als man als Dünger zuführte oder aus den atmosphärischen Niederschlägen erhielt, ohne Kaubbau auf Kosten des Stickstoffkapitals des Bodens zu treiben, haben schon viele Landwirte (vgl. Caeox, Köstee) in Uebereinstimmung mit den oft zitierten KüHx'schen Ausführungen herausgerechnet. Daß dies 35 nur für den schweren und nicht für den leichten Boden gilt, der ein Stickstoffzehrer ist, hat nicht seinen Grund darin, daß im leichten Boden keine stickstoffbindenden Bakterien vorkommen, denn nach Beijerixck's und meinen Erfahrungen ist Azoiohader leicht selbst im Dünensand zu finden. Vielmehr wirken im leichten Boden wahrscheinlich Stickstoff- 40 entbindende Organismen so stark, daß dadurch die Stickstoffbindung wieder aufgehoben wird. Jedenfalls müßte auf diese Erfahrung der Praxis über den Unterschied des leichten und schweren Bodens hin- sichtlich Stickstoffbindung Rücksicht genommen werden, wenn man die Pflanzenernährung durch stickstottbindende Bakterien untersuchen will. 45 Richtee's (1) Untersuchungen z. B., die mit sehr sandreichem Boden- gemisch angestellt sind, müßten daher mit schwerem Boden wiederholt werden. •2* - 20 - Daß ein Einfluß der Stickstoifbindung- durch Bakterien auf die Pflanzenernährung nicht nur im landwirtschaftlichen Großbetriebe zu vermuten, sondern auch bei exakt geleiteten Feldversuchen sicher nach- zuweisen ist, wurde auch in Lauchstädt (Schneidewixd [1]) konstatiert, 5 wo durch frei lebende Stickstoff bindende Bakterien sogar mehr Stick- stoff wie durch Gründüngimg- gewonnen wurde (vgl. Vibraks [1]). Der Stickstoff, den der Boden an die darin wurzelnden Pflanzen abgibt, braucht also nicht ganz durch Düngung ersetzt zu werden, sondern wird zum Teil durch stickstoff"bindende Bakterien aus der Luft 10 ergänzt. Je mehr der Landwirt also versteht, die Tätigkeit der stick- stoffbindenden Bakterien auszunutzen, desto mehr kann er an Stickstoff- düngung sparen. Es entsteht daher die Frage, welche Mittel wir haben, die Stickstoff'bindung durch Bodenbakterien auf das höchste Maß zu steigern. Diese Frage ist von allgemeinem volkswirtschaftlichen Interesse, 15 weil einerseits die Höhe der Erträge der landwirtschaftlichen Kultur- pflanzen ganz wesentlich von einer reichlichen Stickstofternährung der- selben abhängt und andrerseits Stickstoffdünger sehr teuer sind. Schon jetzt gibt Deutschland jährlich 70 Millionen Mark für Chilisalpeter 20 30 „ ,, ,, Schwefels. Ammoniak aus und die Nachfrage nach diesen Stickstoft"düngern steigt immer mehr, weil die Ueberzeugung von der Bedeutung derselben für die Pflanzen- produktion immer weitere Kreise ergreift. Möglichst hohe Ernten zu erzielen ist aber besonders für die Völker, welche jetzt Getreide vom 25 Ausland beziehen, auch mit Rücksicht auf die stetig wachsende Be- völkerungsziffer nötig. Nun wird sich aber in wenigen Jahrzehnten die Lage des Stickstott'düngermarktes völlig verschieben, weil dann die Chilisalpeterlager erschöpft sind und über die Abbaufähigkeit der neuer- dings bekannt gewordenen Salpeterlager in Kalifornien und der Sahara 30 noch nichts feststeht. Ein Ersatz des Chilisalpeters durch schwefel- saures Ammoniak erscheint ausgeschlossen, auch wenn die Produktion dieses Salzes nach Möglichkeit gesteigert würde, weil Deutschland allein jetzt jährlich 4 Millionen Doppelzentner Chilisalpeter und 1,5 Millionen Doppelzentner schwefelsaures Ammoniak braucht, ganz Europa jetzt 35 aber jährlich nur 3,3 Millionen Doppelzentner schwefelsaures Ammoniak herstellt. Man hat freilich andrerseits jetzt sehr gegründete Hoffnung, daß man auf elektrischem Wege aus dem Stickstoff" der Luft in Form von Salpetersäure, Calciumcyanamid oder aus letzterem gewonnenem Ammoniak Stickstoffdünger billig herstellen kann, aber wohlfeiler würden 40 trotz alledem im landwirtschaftlichen Betriebe die stickstoff'bindenden Bodenbakterien arbeiten und das ist für die Landwirtschaft, solange sie ihre Produkte billig verkaufen muß, doppelt wichtig. Man hat nun daran gedacht, die Stickstoff bindung im Boden durch Impfung desselben mit stickstoffbindenden Bakterien zu steigern. 45 Clüstridimn oder Asotohader zu diesem Zwecke zu verwenden, erscheint aussichtslos, weil nach den oben angeführten Erfahrungen diese Foi-men oder nahe Verwandte sehr allgemein verbreitet sind. Dementsprechend liaben Impfversuche von Gerlach und Vogel mit Asoiohader auch keinen Erfolg gehabt. Es kommt hinzu, daß eine Impfung das ge- 50 wünschte Resultat nicht geben kann, wenn nicht die Bedingungen im Boden derart hergestellt werden können, daß die eingeimpften Bakterien auch sich vermehren und kräftig arbeiten können. Wenn nun aber stick- stoffbindende Bakterien an und für sich schon weit verbreitet sind. — 21 — wird es auch ohne Impfung- aussichtsvoll sein, ihre Tätigkeit durch A'erbesserung ihrer Lebensbedingungen zu steigern, und in dieser Hin- sicht haben wir praktisch jetzt am ehesten Aussicht, etwas erreichen zu können. Impfungen könnten dagegen wieder aufgenommen werden, wenn es gelänge, nicht allgemein vorkommende, sehr kräftige, Stickstoff- 5 bindende Bakterienformen zu finden, die der Verbreitung würdig er- schienen oder wenn man künstlich in ihrer stickstoffbindenden Kraft gestärkte Kassen oder Spielarten allgemein verbreiteter Bakterien züchten könnte. Die bisherigen Versuche, die sich in dieser Eichtungio bewegen, hatten aber keinen Erfolg. ^) In welcher Richtung wir landwirtschaftlich die Lebensbedingungen der stickstoffbindenden Bakterien steigern können, liegt nach dem, was oben ausgeführt wurde, auf der Hand. Eine ausgiebige Bodendurch- lüftuug durch häufige Bearbeitung wird die besten Resultate geben und 15 zugleich den Vorteil haben, daß der Boden physikalisch besonders in feuchten Klimaten ganz wesentlich verbessert, von Unkraut und sonstigen Schädlingen befreit wird usw. Wie stark auf diese Weise an Stickstoff- dünger gespart werden kann, zeigten Köster (1 ; siehe auch Köster und Schulze (1)) und Caeox (4) an praktischen Beispielen. Wie eine solche 20 Bodenbearbeitung einzurichten ist, kann hier nicht erörtert werden. Der praktische Landwirt wird für jeden Fall sich selber sagen müssen, ob er die intensivste Bodendurchlüftung durch gut bearbeitete Schwarz- brache anwenden will oder in seine Fruchtfolge früh reifende Früchte einschalten kann, die eine mehrmalige ausgiebige Bearbeitung des Feldes 25 im gleichen Herbste noch ermöglichen, oder ob er sich mit der Boden- bearbeitung durch frühzeitiges Schälen der Stoppel und nachheriges Tief- pflügen oder durch Einschaltung von Hackfrüchten oder Anwendung von Hackkultur bei Getreide begnügen muß. Jede solche Bodenbearbeitung wird aber nicht nur den Boden lüften. Sie wird auch gestatten, immer 30 neue Schichten desselben dem Lichte auszusetzen. Wenn sich hierbei Algen entwickeln, werden diese den stickstoff'bindenden Bakterien kohlen- stoffhaltige Nahrung liefern und so deren Tätigkeit steigern '-). xA.ndrer- seits etwa künstlich den Bodenbakterien als Zucker oder dgl. kohlen- stoffhaltige Nährstoffe zuzuführen und so die Kulturpflanzen indirekt 35 mit Luftstickstoff" zu düngen, wird nicht so ohne weiteres praktisch mit dem gewünschten Erfolge ausführbar sein, weil GegeuAvart größerer ^) Damit soll nicht gesagt seiu, daß überhaupt Impfversuche aussichtslos erscheinen ; (las Gesagte bezieht sich nur auf stickstottbindeude Bakterien. Andrerseits ist es aber sehr wahrscheinlich, daß z. B. die günstige "Wirkung von Kompost, Mist etc. zum Teil ao auf Einimpfung der in diesen Gemischen vorhandenen Organismen zurückzuführen ist KossowiTscH [2]). Ueber sonstige Impfversuche vgl. Hiltxer (1, 3). Hier ist auch das Alinit zu erwähnen, unter welchem Namen Eeinkulturen des Bacillus ellenbachenfiis n von der Elberfelder Firma Ba^ver & Cie. in den Handel ge- bracht wurden, nachdem Caron angegeben hatte, daß diese von ihm aus dem Boden 45 seines Gutes Ellenbach bei Kassel rein gezüchtete Bakterieuform bei Topf- und Feld- versuchen ertragsteigernd gewirkt hatte. Diese Beobachtung wurde von anderen Ver- suchsanstellern in Feld- und exakten Topfversuchen indessen meist nicht bestätigt. Aus der umfangreichen Literatur über Alinit sei hier nur auf Caron (1, 2), Krüger und ScHNtiDEWiND (1), Stoklasa (2), Stoklasa und Sempolowski (1), Kossowitsch (3), 50 Stützer und Hartleb [1], Hartleb (1 u. 2), Schulze (1) vor allem und Jacobitz (3) verwiesen. Bindung freien Stickstoffs durch den Alinitbazillus wollen nur Stoklasa und Jacobitz beobachtet haben. ^) BoüiLHAC und Giüstiniani zeigten neuerdings wieder, daß Algen die Stickstoff- ernährung von in stickstoffarmem Sand gezogeneu Buchweizen ganz erheblich be-5S günstigen. — 22 — Mengen von Kohlenstoffverbindungen im Boden einmal die Kulturpflanzen direkt schädigt und andrerseits die stickstoffentbindenden Bodenbakterien begünstigt. Das beste Mittel, welches wir zurzeit anwenden können, um mög- 5 liehst reichlich aus der Luft Stickstoff" durch freilebende Bakterien in den Boden zu schaffen, ist also: Eeichliche Zufuhr von Luft und Licht zum Boden. Und in dem Maße, wie wir dieses anwenden, werden diese Bakterien zur Stickstoffernährung der Kulturpflanzen im landwirtschaft- lichen Betriebe beitragen. 10 Die wildwachsenden Pflanzen aber werden in ihrer Entwicklung auch um so mehr von der Energie abhängig sein, mit der die überall ver- breiteten stickstoffbindenden Bakterien unter den Verhältnissen des be- treffenden Standortes tätig sein können, je weniger BodenstickstoffVorrat ihnen zur Verfügung steht. Schon den ersten auf Felsen sich ansiedelnden 15 Pflanzen scheinen Bakterien Stickstoff zu liefern, denn Behrens (1) fand auf an der Luft liegenden Kalksteinen Clostridium. Bei Beurteilung der Verbreitung der wildwachsenden Pflanzen ist also die Arbeit der stickstoffbindenden Bakterien sehr wohl zu berücksichtigen. Literatur zum Kapitel Bindung- von freiem Stickstoff durch frei lebende niedere Organismen. *Ael>y, H., (1) Laudw. Versuchsstationen, 1896, Bd. 46, S. 409. ^Alpe, V. e A. Meuozzi, (1) Bull, di notizie agr. del Ministero d'Agricolture etc , 1892, Nr. 14. Eef. in Koch's Jahresb. , Bd. 3, S. 213. *Atwater u. Woods, (1) Am. Chem. Journal, 1890, Vol. 12, S. 526. Ref. in Koches Jahresb., Bd. 1, S. 134. '^Behrens, (1) Vortrag Nr. 6 in Neuere Fortschritte in Wirtschaftsbetrieb und Bodenkultur: 13 Vorträge, ge- halten auf dem von der Deutscheu Landwirtschaftsgesellschaft veranstalteten vierten Lehrgange für Wanderlehrer zu Eisenach vom 11.— 17. April 1901. *Beijcriiick, W., (1) Centralbl. f. Bakt, 2. Abt., 1901, Bd. 7, S. 561. *Beijeriuck, W. und A. ran Beiden, {!) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1902, Bd. 9, S.. 3. *Beuecke, W. und J. Keutuer, (1) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1903, Bd. 21, S. 333. *Bertlielot, M. (1) Chimie vege- tale et agricole. Tome I. Fixation de Tazote libre sur la terre et sur les vegetaux. Paris 1899. Masson et Cie. Zusammenfassung der Resultate der nachfolgend einzeln aufgeführten Arbeiten, nach welcher oben stets zitiert wairde. — (2) Comptes rend. de FAc. 1885, Bd. 101, S. 775. — (3) Ebenda, 1886, Bd. 102, S. 951. — (4) Ebenda, 1887, Bd. 104, S. 205 u. 625. — (5) Ebenda, 1889, Bd. 108, S. 700. - (6) Ebenda, 1889, Bd. 109, S. 277. — (7) Ebenda, 1892, Bd. 115, S. 569. — (8) Ebenda. 1893, Bd. 116, S. 842. — (9) Ann. de chim. et de phys., 1893, 6. ser., Bd. 30, S. 419. - (10) Bull, de la Soc. chim. de Paris. 1894, Bd. 11, S. 781 u. 784. *Bouilbac, R., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1896, Bd. 123, S. 828. — (2) Ibidem, Bd. 125, S. 880. — (3) Ann. agronom., 1900, Bd. 24, S. 561. *Bouilhao, R., et (Tiustiniaiii, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1903, Bd. 137, S. 1274. *Boussing'ault, (1) Agron., Chim. agric. et Physich. 1860, Bd. I, S. 1. *Breal, E., (1) Ann. agronom., 1893, Bd. 18, S. 369. *Bredlg', (1) Anorganische Fermente, 1901, Leipzig, Engelmann. *Burri, R., (1) Schweiz, landw. Centralbl., 1901, S. 231. *Caron, A., (1) Landw. Versuchsstationen, 1895, Bd. 45, .S. 401. — (2) Vortrag in der Winter- vers, des ('entralausschusses der kgl. Landwirtschaftsgesellschaft in Hannover. 26. Nov. 1896. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 8, S. 212. — (3) Jahrbuch der Deutsch. Laudwirt- schaftsgesellschaft , 1900, Bd. 15, S. 43. — (4) Amtsblatt der kgl. Landwirtschafts- kammer Cassel, 1901. =^€hestcr, D., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1903, Bd. 10, S. 382. *€oates, E., und Bodsou, R., (1) Journ. of the Am. ehem. soc, 1896. Bd. 18, S. 425. Ref. in Koch's Jahre-sb., Bd. 7, S. 206. *Day, C, (1) Transactions of the Bot. Soc. of Edinburgh, 1893, S. 29. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 5, S. 261. *Bclieraiu, P., (1) Ann. agron., 1896, Bd. 21, S. 353. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 7, S. 214, Aum. (2) Comptes rend. de l'Ac, 1897, Bd. 125, S. 278. *Belierain, P., et Bemoussy, E., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1900, Bd. 13Ü, S. 465. * Frank, B., (1) Landw. Jahrbücher. 1888, S. 421. Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1889, Bd. 7, S. 5. — (2) Deutsche landw. Presse, 1891, Nr. 77. — (3) Landw. Jahrbücher, 1892, Bd. 21, S. 1. — (4) Bot. Ztg., 1893, Bd. 51, S. 139. — (5) Jahrbuch der Deutsch. Landwirt.schaftsgesellschaft, 1898, Bd. 13, S. 25. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 9, S. 233. * Frank, B., und Otto, R., (1) Deutsche Landw. Presse, 1891, Bd. 18, Nr. 41. ^Frondenreieh, E. von, (1) Centralbl. f. Bakt, 2. Abt., — 23 -- 1903, Bd. 10, S. 514. * Gautier, A., (Ij Coraptes rend. d£ l'Ac, 1897, Bd. 124, S. 12Ü5. * Gautier, A., et Drouiu, E,.. (1) Comptes rend. de l'Ac. 1888, Bd. 106, S. 1174 u. 1233. — (21 Ibidem, 18i)l, Bd. 113. S. 820. (3) Ibidem, 1892, Bd. 114, S. 19.— (4) Ibidem, 1891, Bd. 124, S. 1205. *(iierlach und Vogel, (1) Centvalbl. f. Bakt., 2. Abt., 1902, Bd. 8, ,q. 669. — (2) Ibidem, 1Ü02, Bd. 9, S. 817. — (3) Ibidem, 1903, Bd. 10, S. 636. *Hart. leb, (1) Bot. Centralbl, 1897, Bd. 72, S. 229. — (2) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1899, Bd. 5, S. 706. *Hellrieg'el, (1) Untersuchung' über die Stickstoffnahrung- der Gramineen und der Leguminosen, 1888. * Hellriegel, H., Wilfarth, H., Römer, H., Wimmer, G., i'eters, J. und Frauke, M., (1) Zeitschr. d. Vereins f. Rübenzuckerindustrie, 1897, S. 141. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 8, S. 215. * Henry, (1) Journal d'agriculture pra- tique, 1897. II, S. 411. Ref. in Biedermann's Centralbl., 1898. S. 831. *Hiltner, L., (1) Jahrbuch der Deutsch. Landwirtschaftsgesellschaft, 1900, Bd. 15, S. 76. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 11, S. 257. — (2) Deutsche Landw. Presse, 1900, Bd. 27, S. 251. — (3) Ibidem, 1901, Bd. 28, S. 203. * Jacobitz, E., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1901, Bd. 7, S. 833. Literaturübersicht. — (2) Münch. med. Wochenschr., 1902, S. 36 ; Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1902, Bd. 9, S. 728. Literaturübersicht. — (3) Z. f. Hygiene 1903, Bd. 45, S. 97. *Imniendorft', (1) Landw. Jahrbücher, 1892, Bd. 21, S. 281. *Koch, A., (1) Verhandlungen d. Gesellschaft D. Naturforscher u. Aerzte, 1902. Allgem. Teil. — (2) Vortrag, gebalten in der ökon. Gesellschaft im Königreiche Sachsen am 4. Dez 1903. *Koch, A., und Kossowitsch, P., (1) Bot. Ztg., 1893, Bd. 51, 2. Abt., 8. 321 -Kouiug, J-, (1) Natur 1899/1900. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 11. S. 260. *Kon walewski, (i) Rus.sk. arch. patol. klin. med. i. bacteriol., 1898, Bd. 6. *Kosso witsch, P., (1) Bot. Ztg., 1894, Bd. 52, S. 97. — (2j Compte rendu du labor. agrouom du ministere de ragriculture et des domaines ä St. Petersbourg, 1900, S. 237. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 11, S. 275. — (3) Ebenda, S. 233. * Küster, P., (1) Jahrbuch der Deutsch. Landw'irtschaftsgesellschaft, 1900, Bd. 15, S. 55. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 11, S. 257. *Köster, P., und Schulze, C, (1) Vorträge, gehalten in der Wintervers, des Centralausschusses der kgl. Landwirtschaftsgesellschaft, 1899.. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 10. S. 260. *Kowerski. von, (1) Diss. Halle-Wittenberg, 1895. * Krüger, W., und Schueidewind, AV., (1) Landw. Jahrbücher, 1899, Bd. 28. S. 217. — (2) Ibidem, 1900, Bd. 29, S. 771. — (3) Ibidem, 1901. Bd. 30, S. 633. *Kühu, J., (1) Fühling's landw. Ztg., 1901, S. 2. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 12, S. 366. * Laurent, (1) Bull, de l'Ac. royale de Belgique, 1886, 3. serie, Bd. 11, S. 128. =*= Liebscher, (1) J. f. Landwirtschaft, 1893, Bd. 41, S. 319. *Lotsy, P., (1) Office of Exp. Stations, 1894, Bull. Nr. 18. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 5, S. 261. *Müntz, A., und Marcauo, V., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1889, Bd. 108. S. 1062. * Neumann, P., (1) Landw. Versuchsstationen, 1901, Bd. Ö6, S. 203. *]Vobbe, F.. und Hiltner, L.. (1) Landw. Versuchsstationen, 1894, Bd. 45, H. 12. *Peterniaun, A., (1) Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 3, S. 206. — (2i Recherches de chimie et de physiol. appliquees ä l'agriculture. Paris 1895. — (3) Bull, de l'Ac. royale de Belgique, 1893, Bd. 25, S. 267. *Pfeifter, Th., und Franke, E.. (1) Landw. Versuchsstationen, 1897, Bd. 47, S. 455. * Pichard, P., (1) Coraptes rend. de l'Ac, 1892. Bd. 114, S. 81. — (2) Ann. agronom., 1892. Bd. 18, S. 108. Ref. in Koch's Jahresb., Bd. 3, S. 220. *Puriewitsch, K.. (1) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1895, Bd. 13, S. 339. *ßeinke, (1) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1903, Bd. 21, S. 371. — (2) Ebenda, 1903, S. 484. * Richter, L., (Ij Landw. Versuchsstationen, 1899, Bd. 51, S. 221. *Saida, K., (1) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1901, Bd. 19, S. [107]. *Schloesing, Th. lils, et Laurent, E., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1891, Bd. 113, S. 776 u. 1059. — (2) Ibidem, 1892, Bd. 115, S. 659 u. 732; Ann. Pasteur, 1892, Bd. 6, S. 65 u. 824. *Schneiaewiud, (1) Landw. Jahrbücher, 1902, Bd. 21, S. 823. * Schulze, C, (1) Landw. Jahrbücher, 1901, Bd. 30, S. 319. ^'Stoklasa, J.. (1) Landw. Jahrbücher, 1895, H. 6. — (2) Deutsche landw. Presse. 1899, Bd. 26, S. 145 und 263; Fühling's landw. Ztg., 1899. S. 66. — (3) Z. f. d. landw. Versuchswesen in Oesterreich, 1900, Bd. 3, S. 440. Ref. in Koch's Jahresb.. Bd. 11, S. 262. — (4) Deutsche landw. Presse, 1900, Bd. 27. S. 189. — *Stoklasa und Sempolowski, (1) Deutsche landw. Presse, 1899, Bd. 26, S. 13. *Stoklasa, J., und Vitek, E., (li Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1901, Bd. 7, S. 257. * Stutzer, A., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1896, Bd. 2, S. 650. * Stutzer und Hartleb, (1) Centralbl. f. Bakt, 2. Abt., 1898, Bd. 4, S. 31. *Tacke, (1) Landw. Jahrbücher, 1889, Bd. 18, S. 453. Yibraus, (1) Mitteilungen der Deutschen Landwirt- schaftsgesellschaft, 1904, S. 47. *Welbel, M., (li J. f. exp. Landwirtschaft, 1903, S. 194. * Winogradsky, S., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1893. Bd. 116, S. 1385. — (2) Ebenda, 1894, Bd. 118, S. 353. — (3) Archives des sciences biol. publ. par i'Institut imp. de. med. exp. ä St. Petersbourg, 1895. Bd. 3, S. 297. Ref. in Koch's Jahresb.. Bd. 6, S. 273. — (4) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1902, Bd. 9, S. 43. — 24 — {Manuskript- Ein la uf: 29. April 1904.) 2. Kapitel. Die Bindung von freiem Stickstoff durch das Zusammenwirken von Schizomyceten und von Eumyceten mit höheren Pflanzen. 5 Von Regieriingsrat ür. L. Hiltner, Direktor d. K. Bayer. Ag-rikiilturbotanischen Anstalt zu München. (Mit Tafel II.) § 5. Stickstoifmelirer und Sticlistoifzelirer. Schon bei einigen landwirtschaftlichen Schriftstellern des Altertums 10 findet sich die Angabe, daß man den Boden nach Ernten von Luzerne und Wicken nicht zu düngen brauche. Selbst noch Thaer (1) erklärte die Düngung- der kleeartigen Gewächse für Verschwendung-, es sei denn, daß man ihnen vor Eintritt des Winters durch eine Stallmistgabe Frost- scliutz gewähren wolle. Hervorgegangen war diese Anschauung aus der 15 in der Praxis gemachten Beobachtung, daß nach derartigen Gewächsen die Nachfrucht, besonders Getreide, so gut gedeiht, als wäre sie gedüngt worden, und man gab ihr Ausdruck, indem man namentlich die Klee- arten im Gegensatze zu den Getreidearten und anderen Kulturpflanzen als bodenbereichernde Gewächse, die letzteren dagegen als boden- 20 zehrende bezeichnete. Als man später unter dem Einfluß der umAvälzenden Lehren Liebig's die Beobachtungen mehr auf die einzelnen den Pflanzen notwendigen Nährstofte ausdehnte, erkannte man bald, daß die bodenbereichernde Wirkung des Kleeanbaues, die sich in besserem Wachstum der Nach- 25frucht zu erkennen gab, im wesentlichen eine Stickstoffwirkung- ist. Namentlich die genaueren Feststellungen von Lawes und Gilbert (1), die im Jahre 1843 in Rothamsted in England die noch jetzt bestehende und demnach älteste Versuchs Wirtschaft einrichteten, gaben Veranlassung, die Kleearten statt allgemein als bodenbereichernde genauer als stick- 30 stoffbereichernde Gewächse zu bezeichnen. Man stellte sie und bald auch alle übrigen zur großen Familie der Schmetterlingsblütler gehörigen Kulturpflanzen, wie Erbsen, Bohnen, Wicken, Lupinen u. dgl., als Stick- stoft'mehrer den übrigen Kulturpflanzenarten (Halmfrüchte, wie z. B. Hafer, Weizen etc., Hackfrüchte, wie z. B. Rüben, Kartoffeln etc., Oel- 35 Saaten u. s. f) gegenüber, die bei fortdauerndem Anbau auf einem nicht mit stickstoff'haltigen Düngemitteln versehenem Boden den Stickstoff- vorrat des Bodens mehr oder minder rasch erschöpfen und also Stick- stott'zehrer sind. Diese Scheidung der landwirtschaftlichen Kulturpflanzen in zwei 40 große Gruppen besitzt auch heute noch Gültigkeit; doch muß schon an dieser Stelle hervorgehoben werden, daß man vielfach die Stickstoffzehrer wieder in zwei Gruppen spaltet, nämlich in die eigentlichen Stickstoff- zehrer, zu denen vor allem die Getreidearten gehören, und die Stickstoff"- erhalter, für die man, wie z. B. für den Raps, nachweisen konnte, daß 45 sie, obgleich sie selbst sehr stickstoffbedürftig sind, doch den Boden für die Nachfrucht in einem in bezug auf Stickstoftwirkung verhältnismäßig guten Zustande hinterlassen. — 25 - Die von den Landwirten schon seit so langer Zeit in der Frnclit- folge wohl berücksichtigte Tatsache, daß die schmetterlingsblütigen Pflanzen selbst anf stickstoftarmsten Böden je nach der Pflanzen art ent- weder gar keiner oder nur sehr geringer Stickstoffdüngung bedürfen, um sich kräftig zu entwickeln, und daß sie auch noch den Boden für 5 die Nachfrucht in einem Zustande hinterlassen, als wäre er mit Stick- stoff gedüngt worden, mußte um so mehr die Aufmerksamkeit der land- wirtschaftlichen Forscher erregen, als ja gerade Kraut und Samen der Schmetterlingsblütler ungemein viel gebundenen Stickstoff' enthalten; sie sind die an Eiweiß reichsten pflanzlichen Nahrungsmittel. Diese Tat-i» Sache wird am besten durch die nachfolgend angeführten Durchschnitts- zahlen der zahlreichen Analysenbefunde veranschaulicht. Es beträgt demnach der Gehalt an Stickstoff, auf Proz. der Trockensubstanz be- rechnet, bei den Samen von Mais 1,8 Proz. Erbse 4,3 Proz. 15 Buchweizen 1,9 „ Bohne 4,6 „ Hafer 1,9 „ Linse 4,7 ,, Weizen 2,3 „ Sojabohne 6,1 „ Schon vor Ltebig hatte man sich vielfach mit der Ermittlung der Stickstoffquellen der Pflanzen beschäftigt und dabei bereits die Fragen« experimentell zu lösen gesucht, ob der freie, elementare Stickstoff, ans dem ja vier Fünftel unserer Atmosphäre bestehen, von den Pflanzen verwertet Averden könne. Die ersten wirklich in Betracht kommenden Versuche hierüber sind Boussingault (1) zu verdanken, der durch eine Beihe von Beobachtungen festgestellt hatte, daß den Schmetterlings- 25 bliitigen Pflanzen, besonders den Kleearten, in der Luft enthaltener Stickstoff' zur Verfügung stehen müsse, und deshalb zu entscheiden suchte, ob es sich dabei um den elementaren Stickstoff' oder um in der Luft vorhandene Stickstoftverbindungen handle. Lidem er die Frage, inwie- weit der freie Stickstoff der Luft den Pflanzen zur Verfügung stehe, im 3» allgemeinen, also nicht nur für Hülsenfrüchte zu entscheiden suchte, zog er die zu prüfenden Pflanzen in stickstofffreiem Sande oder in Bims- steinpulver mit Asche von Stalldünger oder in einem Boden mit genau bekanntem Stickstoffgehalt und schloß die Möglichkeit, daß in der Luft enthaltener gebundener Stickstoff" aufgenommen werde, dadurch aus, daß ss er die Töpfe samt den Pflanzen unter Glasglocken setzte, in welche durch Zuleitungsröhren nur eine von solchen Verbindungen gereinigte Luft gelangen konnte. Das Ergebnis dieser hauptsächlich in den Jahren 1851 — 54 mit peinlichster Genauigkeit durchgeführten Versuche war ausnahmslos, daß von den geprüften verschiedenartigen Pflanzen, unter 4o denen sich auch Schmetterlingsblütler befanden, der elementare Luft- stickstoff nicht aufgenommen werden könne. Alle in stickstofffreiem Sande und in gereinigter Luft gezogenen Pflanzen erwiesen sich als un- fähig, sich über ein gewisses Stadium hinaus zu entwickeln, und die nach meist mehrmonatlicher Versuchsdauer aufgestellten Stickstoft'bilanzen45 ergaben meist nur Differenzen von wenigen Milligrammen. Von zahl- reichen Forschern wurden im Laufe der nächsten Jahrzehnte derartige Versuche wiederholt, namentlich auch unter Benutzung der hauptsäch- lich von Kxop ausgebildeten Wasserkulturmethode, und fast ausnahmslos fand dabei der Befund von Boussingault Bestätigung. 00 Die eigentümliche Fähigkeit der Schmetterlingsblütler, sich in einem Boden üppig entwickeln zu können, in dem andere Pflanzen sehr bald an ausgesprochenem Stickstoffhunger leiden, forderte aber gebieterisch — 26 — tiine Erklärung'. Manche Forscher glaubten dieselbe durch die Annahme g-eg'eben zu haben, daß den meist tiefwurzelnden Schmetterlingsblütlern gebundener Stickstott aus dem Untergrund zugeführt werde. Andere wieder zogen die in der Luft bzw. in den Niederschlägen stets vor- öhandenen Ammoniakverbindungen der Kohlensäure, der salpetrigen Säure und der Salpetersäure in den Kreis ihrer Untersuchung. Ueber deren Ergebnisse ist schon im § 1 des ersten Kapitels dieses Bandes berichtet worden. Die auf Grund solcher Ermittlungen insbesondere durch Hell- EiEGEL (1) vorgenommenen Berechnungen zeigten jedoch, daß diese Stick- 10 stoffzufuhr viel zu wenig ergiebig ist, als daß man ihr allein die An- reicherung des Ackers zuschreiben könnte. Ueberdies würde sie, da sie allen Feldern einer bestimmten Gegend in annähernd gleichem Maße zugute kommt, keine Erklärung für die Tatsache geliefert haben, daß unter allen diesen Feldern (ohne Düngung mit Stickstoff) gerade nur 15 die mit Schmetterlingsblütlern bebauten eine so beträchtliche Mehrerute an stickstoftreicher Substanz liefern. Auch die Annahme, daß die schmetterlingsblütigen Pflanzen sich ihren Stickstoffbedarf aus dem Untergrunde holten, erwies sich als durchaus unzureichend, eine Erklärung für deren merkwürdiges Ver- schalten zu geben. Denn nicht alle Schmetterlingsblütler gehören zu den Tiefwairzlern und auf gut bestandenen Lupinenfeldern, die nichts als metertiefen Flugsand zu bieten hatten, fand sich auch in größter Tiefe kein nennenswerter Stickstoffvorrat. So lag denn nach jahrzehntelangen Bemühungen der eigenartige Fall vor, daß die praktische Erfahrung der 25 Landwirte und das Ergebnis zahlreicher wissenschaftlicher Forschungen in einem scheiubar unlösbaren Widerspruch zueinander standen. Der- selbe verschärfte sich noch bedeutend, als der Eittergutsbesitzer Schultz- LupiTz (1) in einer im Jahre 1883 erschienenen, aufsehenerregenden Schrift in unwiderleglicher Weise den Nachweis führte, daß sich die 30 Schmetterlingsblütler als bodenbereichernd erweisen und zwar nicht, weil sie im allgemeinen Nährstoffe, sondern weil sie vorwiegend Stick- stoff sammeln ; diese Pflanzen seien daher Stickstoftsamniler zu nennen. Auf seinen Lupinenwiesen hatte der genannte Landwirt 15 Jahre hinter- einander unter Düngung mit Kainit Lupinen gebaut, und nach diesem 35 Zeitraum, während dessen nie mit Stickstoff gedüngt worden war. er- wies sich der Boden an Stickstoff nicht ärmer sondern reicher. Das Jahr 1886 brachte endlich des Rätsels Lösung durch die klassischen Arbeiten von Hellriegel und seinem langjährigen Mitarbeiter Wileaeth, durch welche der bestimmte Nachweis geführt wurde, daß die schmetter- 40 lingsblütigen Pflanzen durch den Besitz der schon lang bekannten knöllchenartigen Anschwellungen an ihren Wurzeln tatsächlich befähigt sind, sich den freien Stickstoff der Luft zu ihrer Ernährung nutzbar zu machen. § 6. Die Leguminoseiiknöllclieu und die Entdeckung ihrer 45 Bedeutung. Nicht nur sämtliche Arten der Schmetterlingsblütler, die PapUionaceae, sondern auch die Angehörigen der übrigen zu den Leguminosen gehörenden Pflanzenfamilien, die CacsaJpiniaceae und Mimosaceae , können an ihren Wurzeln jene eigentümlichen Anschwellungen bilden, die man als Wurzei- so knöUchen zu bezeichnen pflegt (vergl. Fig. 2—4). Es ist bisher keine zur 27 — Ordnung- der Leg-uminosen gehörende Pflanzenart bekannt geworden, der die Fähigkeit zur Bildung von Wurzelknöllchen vollständig abgeht. Selbst bei Aracliis hypogaea, für die Eriksson (1) das Vorhandensein von Kn()llchen an den AN'urzeln bestritt, obgleich eine Angabe über deren Vorkommen bei dieser Pflanzenart sich schon bei Poiteau im Jahre 5 1852 findet, wurde durch H. Lecomte [1} im Jahre 1894 das Vorhanden- Fhj. 2. Wurzelknöllchen au Liqnnus lutens. — Nach A. Mayer. Fig. 3. Wurzelknöllchen an Bobinia Pseudacacia. Nach F. NoBBE. sein von Knöllchen sicher nachgewiesen. Und auch bei Gledüschia, an deren Wurzeln weder F. Nobbe (1) und seine Mitarbeiter, noch D. MoRK (1) jemals Knöllchen finden 10 konnten, fehlen solche durchaus nicht immer. Die erste Beschreibung der Legumi- nosenknöllchen hatte in seinem im Jahre 1687 erschienenen Buche scjion Malpighi (1) gegeben, der die Wurzel- anschwellungen als Gallen, also als krankhafte Auswüchse, auffaßte. 15 Derselben Meinung war im Jahre 1825 auch noch P. de Caxdolle (1). Der erste, der (im Jahre 1853) diese Knöllchen als normale Gebilde erklärte, war Treviranus (1). Dreizehn Jahre später studierte sie WoRONiN (1) und machte die in der Folgezeit wichtig gewordene Beobachtung, daß diese Gebilde allseits geschlossene Zellen enthalten, 20 die von lebenden Bakterien erfüllt sind. In den siebziger Jahren er- klärten dann Eriksson (1) und Cornu (1) diese Anhängsel als umg'e- wandelte (metamorphosierte) Seitenwurzeln von ganz eigenartigem Bau. Die Gestalt, Größe und Stellunc^ der Kuöllcheu ist bei den ver- schiedenen Leguminosenarten sehr verschieden. A. Tsciiirch (1), der 25 hierüber besonders eingehend berichtet, unterscheidet zweierlei Typen, den Lupimis und den BoUnia-Tyim^ , die sich nach ihm auch ent- 28 wicklungsgeschichtlich erheblich voneinander unterscheiden sollen. Der erste Typus, dem Lupinus allein zu folgen scheint, ist charakterisiert durch Anschwellungen des zentralen Wurzelbündels selbst, die in ihren Anfangsstadien äußerlich wie jede andere Hypertrophie der Wurzel aus- 5 sehen und die sich in ihrer weiteren Entwicklung beiderseits mantel- artig um den Wurzelkörper herumlegen. Sie ähneln sodann unregel- mäßigen, lokalen Verdickungen der Wurzeln. Andrerseits aber kann aucli bei Lupinen durch unregelmäßiges Wachstum ein wirklich knolliger 10 Körper entstehen, durch welchen hindurch als- dann die Wurzel, an der das Knöllchen sich ge- bildet hat, selbst sich zieht. Dem zweiten Typus, also dem von Rohinia, gehören nach Tschirch, Avie es scheint, alle übrigen Leguminosenknöll- 15 chen an. Hier sind es in allen Fällen seitlich den AA^irzeln ansitzende' Knöllchen, die infolge dieser Lage sich weit ungehinderter entwickeln können. So findet sich denn in dieser Gruppe ein außerordentlicher Formenreichtum : „Die ein- 2ofachste Form, die Kugel, wird von Phaseolus, Lotus, ÄnthijlJis und Oruithopus repräsentiert, ovale Knöllchen finden sich bei Hedijsarum, Tn'foUum, länglich ovale bei Sophora, kegel- förmige bei Caragana, fingerförmige bei Vicia 25 cracca. Bei Eobinia ist das Anfangsstadium gleichfalls oval ; später wächst die Spitze zugleich auch in die Breite, und so sitzt einem dünnen Stiel ein breiter, flachkegelförmiger Knopf auf, der sich oftmals in mehrere Lappen teilt. Noch 30 merkwürdiger sind die Knöllchen bei Medicago sativa. Hier verdienen sie gar nicht den Namen Knöllchen; es sind vielmehr flachhandförmig zerteilte Gebilde von korallenartiger Gestalt. Handförmige Teilungen sind auch sonst nicht 35 selten (Trifolium, Saroihanmus).'^ Bei dieser Einteilung und Beschreibung der Knöllchen ^>'^«- - >^ach jStrasbukgek. der verschiedenen Leguminosengattungen geht Tschirch, welcher diese Gebilde noch als normale Organe deutete, von der Auffassung aus, daß dieselben bei ein und derselben Pflanzenart 40 durchaus einheitlicher Natur seien. Im § 9 werden wir aber darlegen können, daß die Größe, Zahl und Stellung und auch die Form der Knöll- chen auch bei ein und derselben Pflanzenart äußerst verschieden sein kann, je nach den Eigenschaften des Bodens, in welchem die Pflanzen wurzeln, und je nach der Virulenz der Bakterien, welche die Entstehung 45 der Knöllchen veranlassen. Was die Entstehung der Knöllchen anbelangt, so konnte A.B. Feaxk ( 1) bereits im Jahre 1879 nachweisen, daß die A^'urzelanschwellungen aus- bleiben, wenn die Pflänzchen in sterilisiertem Boden gezüchtet werden; gleichzeitig fand er im Innern der Knöllchen einen pilzartigen, sporen- 50 abschnürenden Organismus, den er für den Erreger dieser Gebilde an- sprach, während, wie schon erwähnt, W()RO^■IN bereits im Jahre 1866 die Anwesenheit von bakterienartigen Organismen im Innern der Knöllchen nachgewiesen hatte. Jedenfalls erschien es durch diese Beobachtungen Fl;i. 4. Wurzelkuöllchen an Vicia — 29 — äußerst wahrscheinlich, daß die Knöllchenbilduno- durch Bodenorganismeii veraiüaßt werde. Und nachdem durch H. M. Ward (1) nachgewiesen worden war, daß die Knöllchen bei ^Vasserkulturen von Vicia Faha in sterilisierter Nährlösung- ausbleiben, hing-egen dann selir zahlreich anf- treten. wenn zerschnittene Knöllchen. die in gewöhnlicher Erde heran- 5 gewachsen waren, zwischen die Wurzelhaare gebracht werden, durfte man dies als sichere Tatsache annehmen. Kny (1) erklärte den Knöllchen- erreg'er für ein Plasmodium, welcher Anschauung- sich auch Sorauer in seinem Handbuch der Pllanzenkrankheiteu anschloß. Gingen somit die Ansichten über die Natur des mutmaßlichen Knöllchen- lo erregers erheblich auseinander, so schien doch jeder Zweifel darüber ausgeschlossen, daß die Knöllchenbildung auf Organismenwirkung zurück- zuführen sei. Kurz vor dem Bekanntwerden der HELLRiECfEL'schen Beobachtungen (1886) gewann jedoch trotzdem durch Untersuchungen von Brunchorst (1) nnd Tschirch (1) eine andere Auffassung Platz. 15 Diese Forscher, denen es trotz aller Bemühungen nicht gelingen wollte, aus den Knöllchen Organismen auf künstlichen Nährböden zu züchten, kamen nämlich aus diesen nnd anderen Gründen zu dem Schlüsse, die bakterienartigen Körperchen im Innern der Knöllchen, die Bakteroiden, wie sie Brunchorst nannte, seien nicht fremden Ursprungs sondern ge- 20 formte Inhaltsbestandteile der Leguminoseni)flanzen, die etwa den Chloro- phjil- oder Aleuronkörnern an die Seite gestellt werden müßten. Merk- würdigerweise schloß sich A. B. Frank (2) dieser Auffassung seines Schülers Brunchorst an und bekämpfte auf Grnnd derselben Hellriegel lange Zeit mit solcher Entschiedenheit und zunächst mit solchem Er- 25 folge, daß sich die Mehrzahl der Botaniker ihm anschloß und F. Benecke (1) bezeichnender Weise in einem Eeferate über einige auf Leguminosen- knöllchen sich beziehende Arbeiten im Centralblatt für Bakteriologie er- klärte, nach seinem Referat würden wohl die Erörterungen über diese Gebilde endgültig aus dieser Zeitschrift verschwinden. Als F. Beneckeso dies niederschrieb, waren die HELLRiEOEL'schen Beobachtungen schon längst bekannt; richteten sich doch alle Ausführungen Frank's gegen Hellriegel's ,.Hvpothese''. Nahezu 2 Jahre waren verflossen, seit „jener denkwürdigen Sitzung der Sektion für landwirtschaftliches Yersuchs- wesen auf der Naturforscherversammlung in Berlin, da Hellriegel die 35 von ihm gewonnenen Resultate in seiner einfachen und anspruchslosen Art demonstrierte und seine Versuchspflanzeu herumgab"', und A. Mayer, dessen Lehrbuch der Agrikulturchemie wir diesen Satz entnehmen, und der angibt, daß er selbst dieser Sitzung beigewohnt habe, „erinnert sich nicht eines größeren Eindrucks auf eine zahlreiche wissenschaftliche 40 Versammlung, einer gleichmütigeren Zustimmung aller Anwesenden. Jeder, der zugegen war. hatte das Gefühl, daß eine brennende Frage ebenso unerwartet wie endgültig gelöst worden sei, kurz, dessen, was man eine Epoche zu nennen pflegt." Und in der Tat, man kann nichts über die Leguminosenknöllchen45 schreiben, ohne dankbarst jenes leider so früh dahin geschiedenen, von A. Mayer so treffend charakterisierten Mannes und seines Mitarbeiters WiLFARTH zu gedenken. Hatten bis zum Erscheinen der Arbeiten dieser beiden Forscher den Knöllchen fast nur Botaniker und Pflanzenpatho- logen ein Intei'esse abzugewinnen vermocht, fehlte es sogar nicht an 50 Vorschlägen, das Auftreten der Knöllchen an den Lupinenwurzeln durch Kalkung des Bodens zu bekämpfen, so trat im Jahre 1886 mit einem Schlage die physiologische Bedeutung dieser Gebilde in den Vordergrund, — 30 — lind die uralte, viel umstrittene Frage nach den Ursachen der ab- weichenden Ernährungsweise der Leguminosenpflanzen erschien geklärt. Zwar hatte schon Lachmaxn (1) im Jahre 1858 die Wurzelknöllchen der Leguminosen als Eiweißspeicher gedeutet und Schindler (1) zuerst 5 im Jahre 1885 die Vermutung ausgesprochen, daß die Knöllchen zu der stickstoifsammelnden Fähigkeit der Leguminosen in Beziehung stünden; aber erst Helleiegel und Wilearth führten die Vermutung zur Ge- wißheit. Es ist von hohem Literesse, festzustellen, auf welche Weise die 10 beiden Forscher die Beziehung der Knöllchen zur Stickstoffassiniilation der Papilionaceen entdeckten. Ihr Bestreben war nicht etwa von vorn- herein darauf gerichtet, eine solche Beziehung aufzufinden; sie be- schäftigten sich vielmehr zunächst nur mit der zu jener Zeit an den meisten Versuchsstationen üblichen Bestimmung des Nähreffektes be- 15 stiminter Nährstoffe, indem sie unter Verwendung der gerade von Hell- riegel besonders ausgebildeten Sandkulturmethode mit verschiedenen Kulturpflanzen Versuchsreihen ansetzten, bei denen der zu prüfende Nährstoff' teils ganz fehlte, teils in steigenden, genau bestimmten Mengen dem Nährboden zugesetzt war. Dabei konnten sie feststellen, daß in 20 völlig stickstottYreieni, aber mit den übrigen Nährstoffen genügend ver- sehenem Quarzsande die Assimilation und Produktion der von ihnen ge- prüften Cerealien (Hafer und Gerste) immer nahezu gleich Null war. Durch Zugabe von Nitraten zum Boden ließ sich aber allezeit ein nor- males Wachstum dieser Pflanzenarten hervorrufen, und zwar stand dann 25 deren Entwicklung immer in annähernd direktem Verhältnis zu der Menge des gegebenen Nitrates. In den Ernten der Gerste und des Hafers, gleichgültig ob sie in einem stickstoff'losen oder in einem stick- stoffarmen oder aber in einem stickstoflreichen Boden gewachsen waren, wurde niemals mehr oder auch nur ebensoviel Stickstoff' wieder gefunden, 30 als in dem Boden bei Beginn des Versuchs in Form assimilierbarer Stickstoffvei'bindungen vorhanden gewesen war. Ganz ebenso verhielten sich die geprüften schmetterlingsblütigen Pflanzen (Erbsen, Serradella und Lupinen), sobald der Nährboden sterili- siert worden war ; auch sie erwiesen sich in ihrer Ernährung in diesem 35 Falle also durchaus abhängig vom Bodenstickstoft', und in den Ernte- produkten war ein bemerkenswertes Plus von Stickstoff', welches aus anderen Quellen als dem Boden hätte stammen können, nicht aufzufinden. Hingegen zeigten sich bei den schmetterlingsblütigen Pflanzen zunächst unerklärliche Ungleichheiten und Widersprüche, wenn der Sand, in dem 40 man dieselben zog, nicht sterilisiert worden war. Manchmal stand auch hier das Wachstum und die Produktion an Pflanzensubstanz in genauer Beziehung zur Menge des gegebenen Bodenstickstoff's ; in anderen Fällen aber entwickelten sich diese Pflanzen selbst in ganz stickstoftYreiem Sande durchaus normal, zuweilen sogar auffallend üppig. Sicher zeigte 45 sich in allen Fällen diese Unabhängigkeit vom Bodenstickstoff, wenn dem stickstoff'freien Bodenmaterial eine nur sehr geringe Menge (1 bis 2 pro Mille) des Aufgusses eines Kulturbodens zugegeben wurde. Da sich diese auffallende Wirkung eines derartigen Bodenaufgusses unmög- lich durch einen etwaigen Gehalt desselben an Stickstoff oder anderen öoPflanzennährstoff'en erklären ließ, und da seine AVirkimg stets ausblieb, sobald man ihn vor dem Zusetzen abkochte, so konnte nur eine Organismen- wirkung in Frage kommen. Und in der Tat ließ sich feststellen, daß nur in jenen Fällen eine Beziehung des Wachstums zum Stickstoffgehalt — 31 — des Bodens zu vermissen war, wenn an den Wurzeln der Pflanzen Knöllclien vorhanden waren. Wälirend in sterilisiertem und während der Vegetationszeit steril erhaltenem oder mit einem unwirksamen Auf- guß versehenem Boden das Auftreten von Wurzelknöllchen stets unter- blieb, war in nicht sterilisiertem, mit einem wirksamen Bodenaufguß 5 versetzten Bodenmaterial die Bildung normal entwickelter Knöllchen stets nachweisbar, und mit dieser war eine erhebliche Assimilation von Stickstoff, dessen Quellen im Boden nicht zu suchen waren, immer ver- bunden. Ein und dieselbe Papilionaceenart wurde durch Bodenaufgüsse verschiedener Herkunft sehr ungleich beeinflußt, und ein und derselbe la Bodenaufguß wirkte auf verschiedene Papilionaceeuarten durchaus ver- schieden. So beförderte der Aufguß von einem vorzüglichen Zucker- rübenboden, in welchem zwar Erbsen und verschiedene Kleearten seit langer Zeit in die regelmäßige Fi-uchtfolge eingeschoben worden, Serra- della und Lupinen aber noch niemals angebaut waren, das Wachstum 15 und den Stickstoffgewinn der Erbsen sicher und in bedeutendem Grade, hatte aber in der kleinen Menge, in der er verwendet wurde, für die Entwicklung der Serradella und der Lupinen nicht den geringsten Effekt. Aus diesen Ergebnissen leitete Hellriegel folgende Schlüsse ab: 20 1. Die Leguminosen verhalten sich bezüglich der Aufnahme ihrer Stickstoffnaliruug von den Gramineen prinzipiell verschieden. 2. Die Gramineen sind mit ihrem Stickstoffbedarf einzig und allein auf die im Boden vorhandenen Stickstoffverbindungen ange- wiesen , und ihre Entwicklung steht immer zu dem disponiblen 25 Stickstoffvorrate des Bodens in direktem Verhältnisse. 3. Den Leguminosen steht außer dem Bodenstickstoff noch eine zweite Quelle zur Verfügung, aus welcher sie ihren Stickstoff- bedarf in ausgiebiger Weise zu decken resp. soweit ihnen die erste Quelle nicht genügt, zu ergänzen vermögen. sa 4. Diese zweite Quelle bietet der freie elementare Stickstoff der Atmosphäre. 5. Die Leguminosen haben nicht an sich die Fähigkeit, den freien Stickstoff der Luft zu assimilieren, sondern es ist hierzu die Beteiligung von lebenstätigen Mikroorganismen im Boden unbedingt 35^ erforderlich. 6. Um den Leguminosen den freien Stickstoff für Ernährungs- zwecke dienstbar zu machen, genügt nicht die bloße Gegenwart beliebiger niedriger Organismen im Boden, sondern es ist nötig, daß gewisse Arten der letzteren mit den ersteren in ein symbio- 40 tisches Verhältnis treten. 7. Die Wurzelknöllchen der Leguminosen sind nicht als bloße Beservespeicher für Eiweißstoffe zu betrachten, sondern stehen mit der Assimilation des freien Stickstoffes in einem ursächlichen Zu- sammenhange. 4i Mit diesen Sätzen war das Fundament geschaffen, auf welchem sich alle in der Folgezeit über die Knüllchenfrage (bzw. die Stickstofternährung) der Leguminosen von zahlreichen Forschern ausge- führten Arbeiten aufbauten. Manche Forscher, insbesondere Frank und seine Schüler, suchten zwar noch jahrelang dieses Fundament selbst so zu stürzen, und Hellriegel mußte es noch erdulden, daß man mit scharfen Angriffen gegen dasselbe vorging; aber es war ihm auch ver- — 32 — gönnt, noch zu erleben, daß selbst seine Widersacher, die auf anderer Grundlage ein womöglich noch stolzeres Gebäude errichten wollten, schließlich ihre vergeblichen Bemühungen einstellten, nachdem es ihnen allerdings einige Zeit gelungen war, in weiten Kreisen die Anschauung ö hervorzurufen, als hätten sie eigentlich die hervorragendste Arbeit ge- leistet. Man schmälert Hellriegel's Verdienste nicht, wenn man hervor- hebt, daß er nur die vorhandenen Bausteine zusammenzufügen hatte. Der amerikanische Agrikulturchemiker Atwatee (1), E. v. Wolfe (1), vor allem auch P. Wagner (1) hatten schon vor Helleiegel durch 10 Vegetationsversuche nachgewiesen, daß die Schmetterlingsblütler nicht auf den Bodenstickstofi" angewiesen sind. So rührt von E. v. Wolfe folgendes Ergebnis her, das in aus Zink hergestellten Vegetationskästen gewonnen war, in die je 24 kg kalkhaltigen, stickstofflosen, gewaschenen Flußsandes eingefüllt und nach Zugabe der erforderlichen mineralischen 15 Nährstoffe verschiedene Nutzpflanzen eingesät worden waren: pro Gefäß Hafer Buch- weizen Raps Erbse Wicke ohne mit N N ohneji mit N 1 N ohne N mit N ohne N mit N ohne N mit N Ernte-Trockensubstanz // 24 91 12 44 13 50 352 '330 250 241 darin Stickstoff g 0,15 0,44 0,14 0,43 0,13 0,50 6,74 6,45 6,01 5,95 Die Unabhängigkeit der Erbsen und Wicken vom Bodenstickstoff tritt hier überaus deutlich hervor. Sehr schön veranschaulicht dies auch das von P. Wagner herrührende Bild auf Seite 33. Andererseits hatte, wie schon erwähnt, Schindler bereits darauf hingewiesen, daß die 2oKnöllchen nicht bloße Eiweißspeicher sein könnten, sondern wahrschein- lich zu der eigentümlichen Ernährungsweise der Leguminosen in Be- ziehung stünden. Hellriegel's und Wilearth's ausschließliches Ver- dienst ist es aber, die Vermutungen zur unumstößlichen Gewißheit ge- macht zu haben. 25 § 7. Die Bakterien der Legumiiioseuknöllclien. Schon im vorhergehenden Paragraphen haben wir dai'getan, daß mit der Entdeckung der Knöllchenbakterien durch Wobonin im Jahre 186() ihre allgemeine Anerkennung in der AMssenschaft durchaus noch nicht gesichert w^ar, da manche Forscher die von ihnen in den Knöllchen wahrgenommenen 30 Organismen als Pilze, andere als Plasmodien ansprachen, ja daß schließ- lich J. Brunchoest (1) die angeblichen Organismen als geformte Eiweiß- körper erklärte, welche von den Zellen des Knöllchens in deren Innern angesammelt werden und darum, als ihrer Gestalt nach den Bakterien ähnlich, als Bakteroiden zu bezeichnen wären. Seitdem führt auch der innere Teil 35 der Knöllchen. in welchem diese Gebilde reichlich sich finden, den Namen Bakteroideiigewebe. Daß merkwürdigerweise auch Frank dieser Auf- fassung sich anschloß, trotzdem er sich dadurch in Widerspruch zu seinen eigenen Befunden aus dem Jahre 1879 setzte, haben wir schon erwähnt. Ebenso stellte sich A. Tsciiirch (1) auf die Seite von 40 Brünchorst. 33 — KPS ,KPS KP. Zsäit!- lli-d.Jl. Fig. 5. Dimgungsversnch mit Erbse (oben) und mit Hafer (unten). uugedüngt, KP mit Aschenbestandteilen gedüngt, KPS mit Aschenbestandteilen und Stickstoff gedüngt. — Nach P. Wagner. LAFAR, Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. III. — 34 — Der Umschwung vollzog sicli ein Jahr später, also im Jahre 1888,. als Beljerinck (1) die Pilznatur dieser ang-eblichen Scheinbakterien da- durch außer Zweifel stellte, daß er diese aus den Knöllchen abschied und außerhalb derselben auf künstlichen Nährhödeu weiter züchtete. 5 Es gelang ihm dies, als er an Stelle der gewöhnlichen Fleischpepton- gelatine, auf welcher die Knöllchenbakterien gar nicht oder nur sehr kümmerlich gedeihen, einen Absud von Papilionaceenblättern ver- wendete, dem 7 Proz. Gelatine, ein Viertel Prozent Asparagin und ein halbes Prozent Eohrzucker zugesetzt wurden. Die erwünschte Acidität 10 soll in 100 ccm ungefähr 0,6 ccm Normalsäure betragen. Auf Platten, welche aus diesem Nährboden hergestellt sind, bringt man eine geringe Menge einer Aufschwemmung, die man sich derart bereitet, daß man einige Kubikzentimeter sterilisierten Wassers mit ein wenig von dem Inhalt des Bakteroidengewebes eines frischen jungen Knöllchens 15 beimpft, das man zuerst mit AVasser gewaschen, dann eine kurze Zeit in Alkohol gelegt, von diesem hierauf mit Aether befreit und endlich mit sterilisierter Messerklinge entzweigeschnitten hat. Die geringe Menge der Impfflüssigkeit wird von der Gelatine aufgesaugt, so daß die ausgesäten Bakterien an der Oberfläche verbleiben, wo ihr Wachstum am 20 besten vor sich geht. Sie entwickeln sich hier zu kleinen, schleimigen, die Gelatine nicht verflüssigenden Kolonien. Prazmowski (1) hat später die Kolonien, die sich auf der Oberfläche der Nährgelatine ausbilden, treffend mit Stearintröpfchen verglichen. Nach Beijerinck bemerkt man in einem von solchen Kolonien an- 25 gefertigten Präparate zweierlei Zellgestalten, die er als Stäbchen und Schwärmer unterscheidet. Jene zeigen bei einer Breite von 1 /< eine Länge von 4—5 f.i und streben begierig dem Bande des Deckglases zu, wo frischer Sauerstoff eintritt. Gegen sie als wahre Zwerge zu be- zeichnen sind die Schwärmer, denn sie erreichen nur eine Länge von 30 0,9 /t und eine Breite von 0,18 /<. Tatsächlich dürften die „Stäbchen" Beijerinck's bereits die Anfänge von Bakteroidenbildungen darstellen, auf die im folgenden Paragraphen näher einzugehen sein wird ; denn spätere Be- obachter schreiben den unveränderten Knöllchenbakterien eine Gestalt und Größe zu, die nur den von Beijerinck für die Schwärmer ge- 35 machten Angaben entsprechen. Die Knöllchenbakterien weisen kräftige Eigeubewegung auf; sie sind streng aerob. Enzyme, welche Leim, Stärke und Cellulose zu lösen oder Saccharose zu invertieren vermögen, werden nach Beijerinck von den Knöllchenbakterien nicht hervorgebracht. Sporenbildung hat man 40 nicht nachweisen können, weshalb Prazmowski den von Beijerinck ge- gebenen Namen Bacülns radicicola in Baderium raäicicolu umwandelte. Mit diesem Befunde in Uebereinstimmung steht die Feststellung, daß schon eine Temperatur von 60 — 70'' genügt, um diese Bakterien zu töten. A. B. Frank (4), der später angeblich Eeinkulturen von KniUlchen- 45bakterien gewann, gibt an, dieselben bildeten gelbliche Kolonien auf Gelatine und stellten Kokken dar. Doch ist es schon hiernach sicher, daß er unreine Kulturen vor sich hatte. Ueberflüssigerweise gab er den Bakterien einen neuen Namen : Bhisohium Jeguniinosarum, der sich in der Folgezeit ziemlich fest einbürgerte, neuerdings aber wieder aufge- 50 geben wurde. Innerhalb der Knöllchen verwandeln sich die Bakterien in eigen- tümliche, meist um das Vielfache größere Gebilde, für die man den von Brunchoest gegebenen Namen Bakteroiden bis jetzt beibehalten hat;. — 35 — sie sind in ihrer Gestalt und Größe, je nach der Legiiminosenart, der sie entstammen, oft auffallend verschieden. Schon Beijerinck be- obachtete, daß sie sich auch auf künstlichem Nährboden bilden können. Da er wahrnahm, daß sich eine alte Kultur von Bakterien aus Knöllchen von Fhaseolxs vulgaris vollständig- in eine kreideweiße Masse verwandelt 5 liatte, die gänzlich aus Bakteroiden bestand, welche alle bei Papilionaceen überhaupt vorkommenden Gestalten zeigten, so legte er dieser ver- schiedenen Ausbildnng der Bakteroiden bei der Frage nach der Artver- schiedenheit der KnöUchenbakterien keine ausschlaggebende Bedeutung bei. Er erklärte die einzelnen Zuchten von KnöUchenbakterien als 10 Varietäten ein und derselben Art, die er in zwei Gruppen einteilte. In der ersten Gruppe sind die größeren Kolonien (auf Leguminosengelatine) mehr hyalin. Wachstum auf Fleischwasserge- latine schwierig oder überhaupt ausbleibend, durch Eohrzucker und Dextrose gefördert i Schwärmer sehr klein. Bakteroiden zweiarmig oder 15 kugelig oder birnenförmig. Meristem immer in den Knöllchen gegen- wärtig. Primäre Binde der Knöllchen geschlossen ; Schleimfäden deutlich. In dieser Gruppe finden sich nach Beijerinck wieder verschiedene Varietäten, nämlich Bac. radicicola var. Fabae, var. Viciae Mrsutae, var. Trifoliarum, var. Pisi, var. Lathyri. Anschließen dürften sich die Medi- 20 cago-, Genista- und Jfe??7o/'?r5-Bazillen. In der zweiten Gruppe sind die Kolonien mehr trüblich weiß, opak. Wachstum auf Fleischwasserpepton- gelatine etwas ausgiebiger als bei der ersten Gruppe. Schwärmer mehr stäbchenförmig, gewöhnlich länger. Bakteroiden bakterienähnlich, seltener verzweigt. Schleimfäden fehlen oder sind nur wenig entwickelt. In 25 den Knöllchen meist kein Meristem (Ausnahme Bohinia). Die hierher gehörigen Knöllchen lassen sich zu 3 Typen anordnen : der Phaseolns- Typus, der Ltqnnus-T\])i\s und der BoMnia-Ty\ms. In einer im Jahre 1890 erschienenen Arbeit hebt Beijerinck (2) jedoch hervor, daß die Unterschiede zwischen den KnöUchenbakterien 30 doch größer seien, als er früher angenommen habe. So gehöre Bacillus Ornifhopi sicher zu einer anderen Art, aus welchem Grunde die Serra- della in unseren Gärten knöllchenfrei bleibe, selbst wenn sie zwischen reich mit Knöllchen versehenen IVc/«- Arten wachse. Entschieden für die Arteinheit sprach sich auch Frank aus; die 35 von HellriectEl und Wilfarth beobachtete Verschiedenheit in der Wirkung bestimmter Bodenaufgüsse auf verschiedene Legumiiiosenarten glaubt er auf die ungleiche Häufigkeit dieser Bakterien in den ver- schiedenen Böden zurückführen zu können. Inzwischen hatten sich Nobbe und seine Mitarbeiter Schmid, 40 HiLTNER und Hotter (1) eingehend mit der Artenfrage der KnöUchen- bakterien beschäftigt. Sie stellten zunächst fest, daß die Bakterien der verschiedensten Leguminosen (also auch der Mimosaceen und Caesal- piniaceen) einander morphologisch sehr ähnlich sind. Jedenfalls gelang es ihnen nicht, irgendwelche konstante Unterschiede in der Morphologie 45 der unveränderten Bakterien aufzufinden, und selbst die Eigentümlich- keiten, die Beijerinck veranlaßt hatten, zwei Gruppen von KnöUchen- bakterien aufzustellen, konnten sie nicht regelmäßig Avahrnehmen. Da- gegen haben ihre Versuche einen großen Unterschied im biologischen und physiologischen Verhalten der aus Knöllchen verschiedener Legu- 50 minosen in Reinkultur isolierten Bakterien ergeben. Bei ihren mit pein- lichster Sorgfalt durchgeführten Impfversuchen stellte sich nämlich heraus, daß die Bakterien aus den Knöllchen einer beliebigen Legu- — 36 — minosenart auf diese selbst in bezug auf Schnelligkeit der Knöllclien- bildung und stickstoffsammelnden Tätigkeit dieser KnöUchen am besten wirken, während sie auf andere Arten der gleichen Leguminosengattung oder derselben Gruppe eine meist erheblich abgeschwächte Wirkung 5 zeigen und schließlich bei Leguminosengattungen, welche im botanischen Systeme weit voneinander entfernt stehen, meist vollständig versagen. Die einzelnen Arten, Gattungen und Gruppen der Leguminosen zeigen aber in dieser Beziehung wesentliche Unterschiede. So können die Bakterien der Pisum- und Vicia-Arten einander in ihrer Wirkung fast 10 vollständig vertreten, wenn auch hier mehr oder minder geringe Ab- stufungen in der Wirkung sich geltend machen. Auch bei anderen Gattungen der Viciaceen, so bei Laihjrus und Lens, erzeugten die aus Erbsenknöllchen stammenden Bakterien ausnahmslos wirksame Knöllchen. Immerhin kann die Verschiedenheit in der Wirkung auch 15 innerhalb der Viciaceen schon ziemlich weitgehen. Viel weniger leicht er- folgt eine gegenseitige Vertretung der Bakterien in bezug auf Ivnöllchen- bildung innerhalb der Gruppe der Trifolieen. Schon die einzelnen Trifolium- Arten zeigen untereinander in dieser Beziehung große Ver- schiedenheiten, und Medicago sativa sahen Nobbe und Hiltnek (1) nach 20 Impfung mit sehr wirksamen Bakterien von Trifolium, pratense in einem sterilisierten Gemisch von Sand und Erde vollständig knöllchenfrei bleiben. Daß selbst bei den Arten ein und derselben Gattung die gegen- seitige Vertretbarkeit ihrer Bakterien eine verhältnismäßig geringe sein kann, zeigt in besonders markanter Weise Ltqnmis. Schon die Bakterien 25 von Lupinus lutens und L. angnstifolius verhalten sich ziemlich verschieden voneinander, und 0. Kirchner (1) beobachtete, daß unter 14 Lupineu- arten, die in Hohenheim dicht neben und zum Teil sogar untereinander auf einer eng begrenzten Fläche seit mehreren Jahren gezogen wurden, zwölf von Anfang an Knöllchen bildeten, während Lupinus Mrsutus und 30 L. subcarnosns vollständig knöllchenfrei blieben. Sehr exklusiv verhielt sich bei den Versuchen von Nobbe und Hiltner in den meisten Fällen Rohinia Psettdacacia. Selbst die Bakterien von nah verwandten Gat- tungen, wie Caragana, vermochten nur sehr spät bei Rohinia Knöllchen zu erzeugen. Besonders leicht kann dagegen im Gegensatz zu Rohinia 35 die Gattung Phaseolus durch Bakterien aus Knöllchen anderer Legu- minosen infiziert werden. So erzeugen die Pm«n-Bakterien bei Phaseolus stets Knöllchen, die allerdings in der Regel unwirksam bleiben, aber unter gewissen Umständen, namentlich in stickstofffreiem Sande, doch eine geringe Förderung der Pflanze veranlassen können. Auch Rohinia- 40 Bakterien riefen bei Phaseolus Knöllchenbildung hervor. Umgekehrt haben die P//a5eo/«5-Bakterien in allen Versuchen bei Pisum Knöllchen erzeugt, die ebenfalls unter gewissen Umständen eine geringe fördernde Wirkung auf das Wachstum der Pflanzen äußerten, während es anderer- seits bei einem Versuch nicht gelang, Rohinia durch PAaseo?«5-Bakterien 45 zu infizieren. Auf Grund dieser und vieler ähnlicher, bei jahrelang fortgesetzten Versuchen gemachter Wahrnehmungen kamen Nobbe und Hiltner zu der Anschauung, daß die Leguminosenknöllchenbakterien jedenfalls nur A n p a s s u n g s f r m e n ein und d e r s e 1 b e n A r t seien. Sehr unter- 50 stützt wurde diese Anschauung durch den von Nobbe und Hiltner (2) erbrachten Nachweis, daß es gelingt, die Erbsen- (Pisum-) und die Bohnen-(P/m5eo/H5-)bakterien ineinander überzuführen. Nach einer später von Hiltner (1) aus dem betreffenden Versuche, auf den wir in § 9 — 37 — noch ausführlicher zurückkommen werden, abgeleiteten Folgerung, dürfte es sich bei Anpassung der Ivnöllchenbakterien an Erbsen und Bohnen nur um einen verschiedenen Grad von Virulenz gegenüber den be- treffenden Pflanzen handeln. Andere Forscher, die sich mit der Frage der Arteinheit der Knöll- 5 chenbakterien beschäftigten, sind teilweise zu anderen Anschauungen gekommen. Besonderen Anspruch auf Beachtung verdienen namentlich die Beobachtungen von 0. Kirchner (1), der unter ungefähr 100 ver- schiedenen Leguminosenarten, die alljährlich im Garten zu Hohenheim gezogen wurden, allein die Sojapflanzen stets knöllchenfrei bleiben sah. 10 Erst nachdem er Impfungen mit japanischer Sojaerde ausgeführt hatte, entstanden an den Sojapflanzen ausnahmslos große Knöllchen, die auch eine sehr namhafte Wirkung auf die Entwicklung der Pflanzen aus- übten. Die aus solchen Knöllchen in Reinkultur gewonnenen Bakterien wichen zwar in ihren morphologischen Eigenschaften in nichts von 15 unseren einheimischen Ivnöllchenbakterien ab ; da sie aber allem An- schein nach in ihrer biologischen und physiologischen Wirkung durch Knöllchenbakterien anderer Leguminosen nicht ersetzt werden können, so waren nach Kirchner alle Merkmale gegeben, die dazu zwangen, die Sojabakterien als besondere Art, Füiisohacterium jajwnicum, anzusprechen. 20 Aber schon Ferd. Cohn hob in einer Anmerkung zu der Kirchner- schen Arbeit hervor, daß im Breslauer botanischen Garten die Soja- pflanzen Knöllchen besäßen, ohne daß jemals eine Impfung ausgeführt worden sei, und Hiltxer und Störmer (1) ist es später gelungen, es mindestens sehr wahrscheinlich zu machen, daß sich die Lupinenbakterien 25 in Sojabakterien überführen lassen. Mit Entschiedenheit hat sich Gonnermann (1) für die Ansicht aus- gesprochen, daß die Knöllchen unserer einheimischen Leguminosen durch sehr verschiedene Bakterienarten erzeugt werden könnten. Allein aus Lupinenknöllchen konnte er 10 verschiedene Arten von ,. Knöllchen- 30 bakterien"' isolieren, die er der Reihe nach als Bacillus bzw. Micrococcns titberigenus 1, 2, 3, 4 etc. bezeichnete. Selbst Bacillus fluorescens non Hqiiefaciens war unter den Knöllchenbakterien vorhanden. Wie aber HiLTNER (2) nachgewiesen hat, kann die GoNNERMANN'sche Arbeit nicht den Anspruch erheben, irgendwie ernst genommen zu werden. Dasselbe 35 gilt für die Angabe des amerikanischen Forschers Schneider (1), der z. B. in Erbsenknöllchen eine zweisporige, bewegliche Art, Bhkohmm FranJäi var. minus, und eine unbewegliche Art, Rhizohium sphaeroides, vorgefunden haben will; aus der ganzen Darstellung Schneider's ist klar ersichtlich, daß er vielfach, ohne Rücksichtnahme auf die Ergeb-40 nisse anderer Forscher, die Bakteroiden als Bakterienspezies betrachtet. Wie Beijerinck so fand auch Maze (1), daß in der ganzen Reihe von einzelnen Formen der Knöllchenbakterien zwei Gruppen zu unter- scheiden seien ; diese beiden Gruppen sind jedoch mit den von Beijerinck aufgestellten durchaus nicht identisch, schon weil er sie weniger auf« morphologische denn physiologische Unterschiede der verschiedenen Knöll- chenbakterien gründet. Nur diejenigen Formen, die man in sauren Böden trifft oder durch Züchtung an solche gewöhnt hat, können sich nach Maze in calcifugen Pflanzen, wie Lupinen, festsetzen, weil nur ihnen das Eindringen in die Wurzelfaser, deren Säure nicht durch denao Kalkgehalt des Bodens neutralisiert wird, möglich ist. Für kalkliebende Leguminosen dagegen könnten die in basischen Böden aufgefundenen — 38 — und gezüchteten Formen die Funktionen übernehmen. Die Unhaltbar- keit dieser Auffassung- konnte jedoch Hiltner (1) nachweisen. Zu überaus merkwürdigen Folgerung-en ist Maze bei seinen Studien über die Formen gelangt, als welche sich die Knöllchenbakterien im 5 Boden vorfinden sollen. Er säte solche Bakterien in sterilisierte und in nicht sterilisierte Erde ein. Während er sie aus ersterer wieder iso- lieren konnte, gelang dieses nicht aus der nicht sterilisierten Erde. Daraus schließt er nicht etwa, daß die Isolierung von Knöllchenbakterien aus nicht sterilisierter Erde ihre Schwierigkeiten besitze, sondern daß 10 sie sich in der Erde in von den echten Knöllchenbakterien morphologisch und physiologisch verschiedene Formen umwandeln. Bei dii-ekter Aus- saat von Erde auf sauren Bohnenagar stellten sich zunächst alle mög- lichen Arten von Bakterien ein, nur keine Knöllchenbakterien. Alles was auf dem Agarnährboden wuchs, wurde nun ohne Rücksicht auf die 15 verschiedenen Kolonien, also völlig uugetrennt, wiederholt auf frischen Agar übertragen, um eine Anreicherung derjenigen Formen zu erzielen, für die der mit Bohnenextrakt versetzte Nährboden besonders passend sein mußte, nämlich für die Formen der Knöllchenbakterien. Wirklich erhielt Maze auf diese Weise schließlich aus Erde von der Oberfläche 20 zwei Arten von Bakterien, nämlich eisblumenartig wachsende Kolonien a und sich sehr ausbreitende, schleimige Kolonien h. Es kann h aus a hervor- gehen, und zwar ist a das bazilläre, sporenbildende Stadium, h ein daraus entstehender Coccohacühis. Die Gelatine wird durch h stark ver- flüssigt. Aus einer anderen Erde isolierte ]\Iaze eine dritte Form, c, die 25 den Knöllchenbakterien ähnlich war. Keine dieser drei Formen kann für sich allein Knöllchen bilden, und auch a -\- h oder a -|- c sind dies nicht imstande. Nur die Genossenschaft h -\- c hat die Eigenschaft der Knöllchenbakterien. Endlich erhielt Maze aus einer eingetrockneten Kolonie eine konidienabschnürende Oospora, die ebenfalls eine Umwand- solungsform der Knöllchenbakterien darstellen soll. Alle diese Angaben von Maze, die vielfach ohne Kritik sogar in landwirtschaftliche Blätter übergingen, entsprechen aber durchaus nicht den Tatsachen. War es somit nicht gelungen, die neuerdings auch von Buhleet (1) vertretene Anschauung von Nobbe und Hiltnee, daß sich das ver- 35schiedene Verhalten der Knöllchenbakterien lediglich durch Anpassung derselben an bestimmte Wirtspflanzen erklären lasse, zu erschüttern, so blieben doch verschiedene Gründe, die gegen die Arteinheit sprechen, nach wie vor bestehen. Hiltnee (1) selbst hat auf sie bereits im Jahre 1900 hingewiesen und hat dabei besonders hervorgehoben. 40 daß sich die Serradella- und Lupinenbakterien bezüglich ihrer Ansprüche an künstliche, feste Nährböden wesentlich anders verhalten als die Erbsen-, Wicken-, Klee-, Eobinia- und die meisten übrigen Legiiminosen- bakterien. Diese Beobachtung und die damit im Zusammenhang stehende Schwierigkeit, überhaupt Reinkulturen von Lupinen- und Serradella- 45bakterien zu erhalten, gaben ihm Veranlassung, im Verein mit K. Stüemee (1) die Frage der Arteinheit der Knöllchenbakterien aufs neue eingehend zu studieren. Dabei ließ sich feststellen, daß sich die Knöllchenbakterien in zwei ziemlich scharf zu trennende Gruppen scheiden lassen, die sich sowohl in morphologischer als in physiologischer 50 und biologischer Beziehung unterscheiden. Diese beiden Gruppen werden vorläufig als zwei verschiedene Arten, Bhi.zohimn radkkola und Rhüohium Bäjerinchn H. et St., aufgefaßt, solange nicht erwiesen ist, daß sie sich ineinander überführen lassen. Der hervortretendste Unterschied im — 39 — physiologischen Verhalten dieser beiden Arten ist, daß Bhizohinm Bei- jcrinchii gar nicht oder nur sehr schwer auf gelatinösen Nährböden zum Wachsen zu bringen ist. Zu dieser Art, die nur auf Agar gedeiht, gehören die Erreger der WurzelknöUchen von Lupinen, Serradella, (Esparsette?) und Soja, während die gelatinwüchsige Art, Bhizohium s radickoJa, vorläufig alle übrigen Knöllchenbakterien umfaßt. Jede dieser beiden Arten würde demnach eine Reihe von Anpassungsformeu um- fassen, die sich ineinander überführen lassen. § 8. Entstehung nnd Ausbiltlnng- der WurzelknöUchen hei den Leguminosen. lo Knöllchenbakterien sind in Luft und Wasser nicht selten, in der Ackererde sehr häufig anzutreffen. Xobbe. Schmid. Hiltxer und Hotter haben über das Vorkommen in Erde einige quantitativ-bakteriologische Untersuchungen angestellt. Von der Erde aus wandern diese Bakterien dann in die Wurzeln der ihnen zusagenden Pflanzen ein. Beije-i5 RiNCK (1) nahm an, daß die Schwärmer, die nur eine Länge von 0,9 f.c und eine Breite von 0,18 in erreichten und also zu den kleinsten von allen bisher bekannten Lebewesen gehörten, die Fähigkeit hätten, in- folge dieser geringen Größe die Poren der Zellmembranen zu passieren und auf diese Weise in das Innere der Wurzelzellen zu gelangen. 20 A. Prazmowski (1). dem zuerst die künstliche Hervorrufung von Knöllchenbildung mit einer Reinkultur von Knöllchenbakterien, und zwar bei der Erbse, gelang, konnte jedoch fest- stellen, daß. mindestens bei der Erbse, die 25 Eingangspforten der Bakterien die Wurzel- haare darstellen. Die Spitzen derselben er- leiden durch die Einwirkung der äußerlich ansitzenden Bakterien eigentümliche Formver- änderungen. Sie verkrümmen sich hirtenstab- so ähnlich, und sehr bald nimmt man wahr, daß sich an der betreffenden Stelle des Wurzel- liaares im Innern eine schleimige Kolonie der Bakterien ansammelt, von welcher aus sich ein glänzender, mit Bakterien erfüllter Schlauch 35 abzweigt, der sich den Rindenzellen zuwendet und sich darin verzweigt (vgl. Fig. 6). Durch sein Vorschreiten und die damit einhergehende außerordentliche Vermehrung der aus den Schläuchen allmählich sich frei machenden 40 Bakterien werden diese Zellen zu lebhafter Teilung angeregt und drängen sich dicht, wodurch ihr Umriß vieleckig wird. Dadurch entsteht das schon genannte Bakteroiden- gewehe. In diesem Gewebe selbst hat man 45 schon lange vor Prazmowski die eigentüm- lichen, schlauch- oder fadenartigen Bildungen wahrgenommen. Frank hielt sie eine Zeitlang für das Mj-cel eines selbständigen, höheren Pilzes aus der Gattung Sckimia, den er Schinma leyuminosarum nannte. Auch andere Forscher bezeichneten sie als Pilz- oder PlasmodienStYma:e,.M Fig. 6. "Wurzelhaare von Pisnm sativiuu mit Infektion sfaden Nach Prazmowski. — 40 Beijeeinck (1) verkannte noch ihren Znsammenhang mit den Bakterien und hielt sie anfangs für die Ueberbleibsel der Kernteilung der Knöll- chenzellen, weshalb er sie als Kerntonnenfäden bezeichnete. Ihrem, erst von pRAZMOwsKi erkannten, wahren Wesen hat Frank (3) dann später ödurcli den neuen Namen Iiifektiousfadeii Rechnung getragen, nachdem er vorher die Auffassung Prazmowski's heftig bekämpft hatte. Die durchaus zutreffende Beobachtung, daß die Knöilchen an den Wurzeln nicht regellos verteilt sind, sondern meist eine bestimmte Anordnung besitzen, hatte ihn nämlich auf die Idee gebracht, daß diese regelmäßige 10 Verteilung der Knöilchen einem ganz bestimmten Plan entspreche, der bezwecke, Knöilchen nur da entstehen zu lassen, wo sie für die Wirts- pflanze besonders nutzbringend -werden könnten. Er suchte nun gegen- über Prazmowski zu beweisen, daß die von diesem Forscher beobachteten, die Wurzelhaare durchziehenden „Schleimfäden" nicht von den Bakterien, 15 sondern vielmehr von der Wirtspflanze selbst und zwar an voraus l)e- stimmten Stellen gebildet würden, und gab dieser Anschauung Ausdruck, indem er diese Fäden als „Fangfäden'' bezeichnete. Eine weitere Ver- anlassung zu dieser Annahme war für Frank auch die eigentümliche Tatsache, daß die Fäden von einer membranartigen Hülle umgeben 20 sind, die, wie er meinte, nur aus dem Plasma der Wurzelhaare bzw. Knöllchenzellen hervorgegangen sein könnte. Beijerinck (3j, der den Befund von A. Koch (1) bestätigte, daß sich diese Hülle mit Chlor- zinkjod blau färbt, also aus einer der Cellulose verwandten Substanz be- steht, konnte aber nachweisen, daß sie lediglich aus den schleimig ge- 25 wordenen äußeren Schichten der Bakterienmembranen hervorgeht. Der Bau und Verlauf des Infektionsfadens in den Knöllchenzellen ist in Schnittpräparaten gut erkennbar, die man in ein Färbebad ein- gelegt hat, hergestellt durch Auflösen von gleichen Teilen Fuchsin und Methylviolett in 1-proz. Essigsäure. Dadurch wird der plasmatische 30 Inhalt wie auch die Membran der Knöllchenzellen blaugefärbt, während die Bakterien der Infektionsfäden rot, die Hülle der letzteren aber gar nicht gefärbt werden. Nicht bei allen Leguminosenarten sind die In- fektionsfäden so schön ausgebildet wie bei Erbsen und Wicken. Bei i^e?^ ^»^^^ 35 Lupinen sollen sie nach Frank ^ft^ ^ <&'^'^ überhaupt nicht vorkommen, wäh- rend sie nach Hiltner bei Lu- pinen und Serradella zwar auch vorhanden sind, aber meist sehr 40 frühzeitig zerfallen. In den Zellen des Bakteroiden- gewebes erfahren nun die einge- drungenen und sich vermehrenden Bakterien, in dem Maße, wie die 45 Ausbildung der Knöilchen fort- schreitet, höchst auffallende Ver- änderungen, indem sie sich all- mählich in jene meist vielmals größeren Gebilde umwandeln, die 5ö man als Bakteroiden zu bezeichnen rinck. pflegt. Schon Bei.jerinck und nach ihm Prazmowski haben diese Umwandlung der Bakterien richtig be- obachtet und bildlich dargestellt (vgl. Fig 7). Frank aber ist ihrer Auf- Fig. 7. Die Entwicklung von Bakte- rien (rt) zuBakteroiden {h—d) in den Wurzel- kniillchen von \icia sativa. — Nach Beije- — 41 — fassung- mit Schärfe entgegengetreten und hat dadurch den an sich schon vollständig geklärten Sachverhalt nicht wenig verwirrt. Daß er vor Erscheinen der Arbeiten der letztgenannten zwei Forscher gegen- über Hellriegel behauptete, die Knöllchenbildung würde gar nicht durch Organismen veranlaßt, und die in ihnen eingeschlossenen bakterien- & ähnlichen und gerade deswegen von Brunchdkst als Bakteroiden be- zeichneten Gebilde seien von den Leguminosenpflanzen selbst erzeugte Eiweißköi-perchen, wurde schon im v< 6 hervorgehoben. Aber auch nachdem sowohl von Beijerinck als auch von Pkazmowski die Entstehung der Bakteroiden aus den eingedrungenen Knöllchenbakterien fast ein- 1» wandfrei nachgewiesen war, gab Fkank seinen Irrtum nicht auf; er be- hauptete nun, die in die AVurzel eindringenden oder vielmehr durch die „Fangfäden" von der Pflanze eingefangenen kokkenartigen Knöllchen- bakterien blieben innerhalb der Knöllchen völlig unverändert, würden aber im Bakteroidengewebe von den aus Plasmateilen der Leguminosen- is pflanzen bestehenden Bakteroiden eingeschlossen und ließen sich jeder Zeit in diesen nachweisen. Xach Auflösung der Bakteroiden zur Zeit der Fruchtbildung würden die Bakterien frei und gelangten wieder in den Boden. Durch diese innige Verbindung von Plasmateilen der Wirts- pflanze mit den Bakterien entstände ein Plasma ganz besonderer Art, 20 das Mykoplasma, dessen geheimnisvolle Wirkung der Wirtspflanze in besonders hohem Grade die Fähigkeit verleihe, Stickstoff zu sammeln. Doch auch mit diesen Untersuchungen hat Frank offenbar wenig Glück gehabt; denn Nobbe und Hiltnee (3) konnten zunächst bei Rohinia Psenäacacia und später bei verschiedenen anderen Leguminosen- 2s arten die Entwicklung der Bakteroiden aus den Bakterien innerhalb der Knöllchen Schritt für Schritt verfolgen, und später ist es sogar ge- lungen. Bakteroiden außerhalb der Wirtspflanze künstlich aus Knöll- chenbakterien zu züchten. Da Nobbe und Hiltner es im höchsten Grad wahrscheinlich machen konnten, daß die Stickstoffassimilation der Legu- 3» minosenpflanzen mit der Bakteroidenbildung in den Wurzelknöllchen in Zusammenhang stehe, und infolgedessen der ganze Vorgang der Bakteroidenbildung für die Erkenntnis der Beziehungen zwischen Wirts- pflanzen und Bakterien von ausschlaggebender Bedeutung ist. so finden sich die weiteren über die Bakteroiden frage vorliegenden Forschungs- 35 ergebnisse im nächsten Paragraphen besonders zusammengestellt. Gleichen Schritt mit der Vermehrung und Umbildung der einge- wanderten Bakterien hält die Entwicklung des Knöllchens, das nicht nur an Größe zunimmt, sondern auch an stickstofflialtigen Verbindungen reicher wird. Dieses allmähliche Anwachsen des Gehaltes an gebundenem 40 Stickstoif in den Kiiöllcheu, sowie deren Keichtum daran im Vergleich zu dem der übrigen Wurzelteile ist von J. Stoklasa (1) quantitativ-ana- lytisch verfolgt worden. Von den von ihm erhaltenen Zahlenergeb- nissen sind in der nachstehenden Tabelle einige zusammengestellt, welche sich auf gelbe Lupinen beziehen: 45 Stickstoff-Gehalt der Trockensubstanz "^"^',,^^1* '^'^^ Blute von Proz. Zur Zeit des Fruchtansatzes Proz. Nach erlangter Reife d. Frucht Proz. Wurzelknöllchen 5,2 j 2,6 j 1,7 Knöllchenfreien Wurzeln | 1,6 1 1,8 | 1,4 42 Daß dieser Stickstoff der Wurzelkuöllchen hauptsächlich in Form von Eiweiß zugegen war, lehrt die folgende Tabelle: Prozentischer Gehalt der an Stickstoff in Form von Trockensubstanz der Knöllchen Eiweiß Amiden I Asparagin Zur Blütezeit 3,99 0,35 0,34 Nach der Reife der Frucht 1,54 0.15 Spuren Diese Zahlenangaben werden noch von zwei, von A. B. Fiiakk ermittelten Befunden 5 übertroffen , denen zufolge der Stickstoffgehalt einiger von ihm untersuchten Erl)senknöllchen 6,94 Prozent und jener von Buschbohnenknöllchen sogar 7.44 Proz. betrug. Unter Zugrundelegung des Faktors 6,25 würde dies einem Eiweißge- 10 halte von 43,4 bzw. 46,5 Proz. entsprechen. Jeder Schnitt durch ein ausgebildetes Knöllchen lehrt, daß dieser Eiweißreichtum hauptsächlich im Bakteroidengewebe abgelagert ist. Dieses selbst ist von einer Rindenschicht 15 umgeben, und nach außen ist das Knöllchen voll- ständig durch eine mehrfache Korklage abge- schlossen. In der Rinde verlaufen regelmäßig angeordnete Geiäßbündel; die Zellen ihres paren- chymatischen Gewebes sind meist mit Stärke- 2okörnchen angefüllt, und zwar auch bei solchen Leguminosenarten, die in ihrem Samen keine Stärke enthalten. Ein schematischer Schnitt dur in Fig. 8 vorgeführt. Fig. .S'. Querschnitt durch ein Knöllchen von Yicia saüca. pr die primäre Rinde mit (spärlichen) Rindenbak- terien rb\ xl die Gefäß- bündel mit je einem Xylem- strang; hact, das mächtig entwickelte Bakteroiden- gewebe. — Vergr. 10. Nach Beijeeinck. ch ein Knöllchen wird § 9. Über die Ursachen, welche die Größe, Zahl, Stellung: und 25 Wirkung der Wurzelkuöllchen bedingen. In einer ausführlichen Arbeit, welche den gleichen Titel führt wie die Ueberschrift dieses Paragraphen, hat Hiltner (2) einige bis dahin teils völlig unbekannt, teils unbeachtet gebliebene Erscheinungen be- sprochen, die erst einen richtigen Einblick in das Wesen und die Pe- so deutung der Knöllchenbildung gewähren. Nach der Auffassung, der man auch heute noch fast in jeder Dar- stellung über die Beziehungen der Knöllchenbakterien zu den Leguminosen- pflanzen begegnet, sollen dieselben ein besonders schönes Beispiel einer sog. Symbiose bieten, d. h. des Zusammenlebens zweier ganz verschiedener 35 Organismen zu gegenseitiger Förderung. Im vorliegenden Falle soll die Symbiose darin bestehen, daß die Bakterien der Wirtspflanze den Stick- stoff liefern, während sie von dieser den zu ihrer Ernährung unentbehr- lichen Kohlenstoff in geeigneter Form erhalten. Beide Genossen hätten also auf diese Weise Vorteil voneinander, wenn auch das Eingehen eines 40 so innigen Freundschaftsverhältnisses für die Bakterien mit nicht ge- ringen Opfern erkauft werden müßte. Wie man sich nämlich, nament- lich nach den Angaben von Frank, die Gewinnung des Stickstoffs durch knöllchenbesitzende Pflanzen vielfach denkt, lehren folgende Ausführungen — 43 — in L. Jost's erst im Jahre 1904 erschienenen Vorlesnngen über Pflanzen- phj'siologie : „In der Mehrzahl der Zellen der Knöllchen trifft man Un- massen des Bacferium radickola an, das späterhin in eigentümlicher Weise degeneriert, indem es große, kngelige oder verzweigte, eiweißreiche ,.In- vohitionsformen" annimmt. Diese Involutionsformen („Baktei'oiden'') 5 werden dann von der Legnminose als Eiweißreserven behandelt, d. h. sie werden anfgespart und zur Fruchtbildung verwertet. Nur ein Teil der Bakterien aber verwandelt sich zu solchen Bakteroiden und fällt der Legnminose zum Opfer, ein anderer Teil persistiert, gelangt nach dem Zugrundegehen des Knöllchens in die Ackererde und kann im 10 nächsten Jahre neuerdings Leguminosen anstecken." Frank hat die Vorgänge in den Wurzelknöllchen der Leguminosen (und jenen der Erlen und Elaeagnaceen [vgl. § 12]) direkt mit denjenigen bei insektenfressen- den Pflanzen verglichen. „Die pilzfressenden Pflanzen, um die es sich hier handelt", so schreibt er „wissen mit noch raffinierteren Einrieb- 15 tungen Pilze als ihre auserkorenen 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 20 im Stoffwechsel schließlich verbraucht wird". Tatsächlich liegen die Verhältnisse aber ganz anders. Daß es sich bei dem Eindringen der Bakterien in die Wurzeln nicht um ein Ein- fangen derselben durch die Pflanzen handelt, wurde schon in § 8 dar- gelegt. In ^Mrklichkeit verhalten sich die Bakterien der Pflanze gegen- 25 über, mindestens anfangs, wie reine Parasiten, deren sich die Pflanze mit aller Kraft zu erwehren sucht; das Verhältnis zwischen den Bakterien und der Wirtspflanze ist kein Freundschaftsverhältnis, auch nicht in dem von JosT angegebenen Sinn, daß die Pflanze einen Teil der Bakterien verschont,sondern ein richtiges Kampf Verhältnis ; die Bakteroiden tätiger 30 Knöllchen stellen durchaus keine Involutionsformen dar, die Stickstoff- assimilation beruht nicht auf der Verdauung der Bakteroiden, und am allerwenigsten trifft die Annahme zu, daß der Eiweißreichtum dieser Bakteroiden erst zur Zeit der Fruchtbildung den Wirtspflanzen zugute komme. Richtig ist vielmehr, daß die Pflanze die eingedrungenen 35 Bakterien nur dann zu resorbieren vermag, wenn entweder die Bakterien an die betreffende Pflanzenart nicht vollkommen angepaßt sind, wenn sie mit anderen Worten, wie Hiltner angibt, dieser Pflanzenart gegen- über nicht virulent genug sind, oder wenn die Pflanzen in ihrem Kampfe gegen die Bakterien längere Zeit hindurch reichlich mit Bodenstickstoff 4o versorgt und dadurch besonders gekräftigt werden. Erfolgt eine solche Resorption, so geht dieser Resorptionsprozeß schon sehr frühzeitig vor sich und es unterbleibt jede Stickstoffassimilation; in den meisten Fällen aber vermögen sich die Bakterien gerade durch die Umwandlung in Bakteroiden vor der Resorptionskraft der Pflanzen zu schützen und im 45 letzten Grunde ist die Stickstoffassimilation darauf zurückzuführen, daß die Pflanzen den Bakteroiden beständig Eiweiß entziehen, daß diese aber den Verlust eben durch Assimilation des freien Stickstoffes wieder zu ersetzen vermögen, ohne dabei an Lebenskraft einzubüßen. Nur in diesem Sinne entwickelt sich allmählich ein symbiotisches Verhältnis 50 zwischen den ursprünglichen Gegnern. Sehen wir zu, wie Hiltner diese Auffassung verteidigt. Er war zunächst der erste, der auf die eigentümlichen Viriilenzverhältnisse der 44 — Knöllchenbakterien hingewiesen hat. Frank hat zwar im Jahre 1899 ebenfalls von der Virulenz der Knöllchenbakterien gesprochen; aber er dachte hierbei nur an die tatsächlich leicht vermeidbare Abnahme der- selben auf künstlichen Nährböden, während Hiltner seine Anschauungen 5 über die Virulenz der Knöllchenbakterien auf langjährige Studien über deren eigentümliche Anpassungsverhältnisse gründet. Bei dem schon im § 7 erwähnten, auf Tafel II vorgeführten Versuche von Nobbe und Hiltker, Erbsenbakterien in Bohnenbakterien überzuführen, wurden in sterili- siertem, mit stickstoffreien Nährstoffen versehenem Quarzsande in einer 10 Reihe von Vegetationsgefäßen gezogene Pflanzen von PhaseoJus vuJf/aris mit Reinkulturen von Knöllchenbakterien geimpft, die gewonnen waren: 1. aus wirksamen Erbsenknöllchen, 2. aus wirksamen BohnenknöUchen und 3. aus BohnenknöUchen, welche im Jahre zuvor durch Impfung von Bohnenpflänzchen mit Erbsenbakterien entstanden waren, aber keine 15 Wirkung ausgeübt hatten. Bei einem Parallelversuch wurden mit den- selben Bakterien Erbsenpflanzen geimpft, die unter gleichen Verhältnissen wuchsen. Die Stickstoffmenge in der geernteten, oberirdischen Pflanzen- masse im Mittel mehrerer Vergleichsreihen betrug in mg : Impfung mit 4. Erbsen- 1. Ungeimpft 2. reinen Erbsen- 3. reinen Bohnen- bakterien aus Bohnen- bakterien bakterien knöUchen Stickstoff-Ernte 1 bei der Erbse in mg j bei der Bohne 89 743 76,5 366 171 173 1968 1473 Durchschnittliche Zahl der KnöU- « chen einer Bohnenpflanze 255 575 446 Trockensubstanz der gesaraten Knöllchen von je 8 Bohnen- pflanzen in g 1,022 4,260 2,349 Während die bei Bohnen durch reine Bohnenbakterien entstandenen 20 Knöllchen ein normal ausgebildetes Bakteroidengewebe besitzen, erscheinen in BohnenknöUchen, die durch reine Erbsenbakterien erzeugt werden und gänzlich unwirksam sind oder nur eine geringe StickstoÖsammlung bewirken, mit Bakteroiden angefüllte Zellen nur nesterweise in einem sonst parenchymatischen, bakterienfreieu Gewebe. An ungeimpft ge- 25bliebenen gelben Lupinen hat Hiltmer später, namentlich auf Hochmoor- böden bei Bremen, sogar überaus große Knöllchen gefunden, die meist überhaupt kein Bakteroidengewebe mehr enthielten, sondern gänzlich aus einem parenchymatischen Gewebe bestanden. Namentlich in den peripherischen Teilen dieses Gewebes besaßen die Zellkerne eine auf- 30 fallende Größe, färbten sich mit Jodtinktur rotbraun, und sichere An- zeichen wiesen darauf hin, daß durch diese Kerne eine Resorption der eingedrungenen Bakterien erfolgt war. Während die betreffenden Pflanzen ausgeprägten Stickstotthunger litten, durch ihre Knöllchen also trotz der Resorption der Bakterien keine Förderung erfuhren, entwickelten 35 sich dicht danebenstehende, mit virulenten Lupinenbakterien geimpfte Pflanzen überaus üppig; in den Knöllchen dieser Pflanzen war ein nor- males Bakteroidengewebe enthalten. Die Beobachtungen an den un- wirksamen Knöllchen tun deutlich dar, daß die Kerne in den Knöllchen- zellen eine bedeutsame Rolle spielen. Tatsächlich kann man beobachten, 40 wie die Infektionsfäden bei Erbsen, so bald sie von dem Wurzelhaar aus in das Rindengewebe der Wurzel gelangen, meist auf die Zellkerne zuwandern. Und bei dem zwischen Kern und Bakterien sich ent- — 45 — spinnenden Kampfe mag wohl stets eine Resorption eines Teiles der Bakterien erfolgen; die Kerne selbst aber bleiben meist erhalten, sofern nicht die Bakterien besonders virnlent sind. Man ersieht daraus, daß Beijeeinck (1), als er die Schleimfäden als Kern tonnen bezeichnete, ganz richtig beobachtete und nur diese Beobachtung falsch deutete. 5 Daß sich die Virulenz der KnöUchenbakterien bestimmten Pflanzen- arten gegenüber auch sehr erheblich steigern läßt, sogar bis zu dem Grade, daß die Bakterien als reine Parasiten wirken, haben schon Nobbe und HiLTXER (3) nachgewiesen, und später erbrachten Hiltner und Stöemer (1) dafür noch verschiedene Belege. 10 Je nach dem Tiruleiizj^rad der KnöUchenbakterien bestimmten Pflanzenarten gegenüber kann man folgende Abstufungen unterscheiden: 1. Die Bakterien vermögen überhaupt nicht in die Wurzeln einzu- dringen. Dies ist z. B. der Fall, wenn man Bohnenpflanzen mit Bakterien aus Rotkleeknöllchen impft. Es mangelt diesen Bakterien anscheinend an 15 jenem jedenfalls enzj'matischen Stoff, welcher der Membran der Wurzel- haare der Bohnen gallertige Beschaffenheit verleiht und dadurch den Bakterien erst das Eindringen ermöglicht. Da Kleebakterien derselben Reinkultur in Kleewurzelu sofort eindringen, so ergibt sich dai-aus, daß nicht das Enzym, der „Angrift'sstofl:'" der Bakterien, an sich fehlt, sondern 20 nur das auf Bohnen wirkende. Durch allmähliche Anpassung werden aber auch Kleebakterieu befähigt, in die Bohnenwurzeln einzudringen; die Eigenschaften des Enzyms sind also wandelbar. Sehr unwahrschein- lich ist. daß sich auch PJnsohium Beijerinckii in BlmoUum raäicicola überführen läßt, daß es also beispielsweise gelänge, Lupinenbakterien in 23 Bohnenbakterien überzuführen. Bestände diese Möglichkeit, so müßte natürlich die Trennung in zwei Spezies fallen; über diese Frage können nur weitere Versuche entscheiden. 2. Die Bakterien dringen zwar in die Wurzeln ein, werden aber sofort resorbiert, weil sie der Pflanze gegenüber zu schwach sind, und 30 es kommt nur zu unbedeutenden Wurzelanschwellungen, die später wieder vollständig verschwinden. Diesen Fall beobachtete Hiltner bei Lupinen in Wasserkultur, die mit sehr schwachvirulenten Lupinenbakterien ge- impft worden waren. 3. Die Bakterien dringen in die Wurzeln ein und erzeugen auch 35 Knöllchen, aber dadurch, daß die Bakterien vollständig oder zum größten Teil von den Zellkernen resorbiert werden, bleiben diese Knöllchen un- wirksam. Hierher gehören die oben angeführten Beispiele von unwirk- samen Lupinenknöllchen und verschiedene von Nobbe und Hilta^er beschriebene Fälle, 40 4. Die Bakterien erzeugen wirksame, d. h. stickstoifsammelnde Knöllchen. Je nach dem Virulenzgrad fund dem Stickstoftsammlungs- vermögen) der Bakterien ist die Wirksamkeit solcher Knöllchen aber sehr verschieden groß. In einem Boden, der bereits wirksame Bakterien enthält, kann daher durch Impfung mit virulenten Bakterien die Stick-« Stoffsammlung noch beträchtlich gesteigert werden; nähere Beweise hierfür werden im § 11 erbracht. 5. Die Virulenz der Bakterien ist so groß, daß die Pflanzen im Vergleich zu solchen, deren Knöllchen durch weniger virulente Bakterien erzeugt wurden, eine Schädigung erfahren. 50 6. Die Bakterien erweisen sich der Pflanze gegenüber, namentlich wenn diese ungünstig ernährt wird oder durch sonstige Einflüsse ge- schwächt ist, als reine Parasiten. Sie verwandeln sich innerhalb der - 46 — Knöllchen nicht in Bakteroiden. Die Stickstoftsammlung unterbleibt deshalb und die Ernährung- der Bakterien erfolgt ausschließlich auf Kosten der Pflanzen : es tritt Bakterienüberwucherung ein, über die auch schon Beijeeinck Angaben machte. 5 Das Vorkommen von Knöllchen an den Wurzeln von Leguminosen- })flanzen ist also nicht immer ein sicherer Beweis dafür, daß die Pflanze aus ihnen Nutzen zieht. Bei Impfversuchen, die Nobbe und Hiltner (4) mit Wicken aus- führten, wurde versucht, ob es möglich sei, durch Steigerung- der Impf- lu menge auch die Zahl und das Stickstoffsammlungsvermögen der Knöllchen zu steigern. Obgleich die Menge der bei den einzelnen Pflanzen in den Wurzelbereich gebrachten Bakterien in den beiden extremsten Fällen voneinander um das 10 000 fache abwich, zeigte sich zwischen den so verschieden behandelten AMckenpflanzen nicht der geringste Unterschied. 15 Das subtile Gleichgewicht, welches offenbar zwischen dem Wachstum der Pflanzen und dem der Bakterien besteht, kann also durch eine größere Menge der letzteren nicht gestört werden. Ganz anders aber verhält sich die Sache, wenn wir Pflanzen, die bereits tätige Knöllchen besitzen, nachträglich noch mit Bakterien 20 höherer Virulenz impfen. In diesem Falle wird durch die zweite Impfung die Zahl und Größe der Knöllchen und die Gesamtwirkung der Impfung noch bedeutend gesteigert. Tätige Knöllchen verleihen der Pflanze Immunität gegen Bakterien von gleichem oder niedrigerem Virulenzgrad, als ihn die in den Knöllchen 25 bereits enthaltenen Bakterien besitzen; nur Bakterien von höherer Virulenz vermögen noch in die AVurzel ein- z u d r i n g e n. Für diese in der Pflanzenwelt bisher einzig dastehende Tatsache hat Hiltner verschiedene Beweise erbracht. Die bei Ver- sowendung der Wasserkulturmethode in Nährlösung an den Wurzeln sich bildenden Knöllchen der Leguminosen wirken (im Gegensatz zu jenen der Erle [vgl. § 12]) nur in sehr geringem Maße stickstolisammelnd. Gießt man jedoch einen Teil der Nährflüssigkeit ab, so daß die oberen Wurzel- partien samt den ansitzenden Knöllchen über Wasser sich befinden, so 35 stellt sich alsbald ein kräftiges Wachstum dieser Knöllchen und damit eine sehr bedeutende Förderung der Pflanze ein. Diese Beobachtung, die Nobbe und Hiltner (5) zunächst bei liohinia machten, hat ebenso für Wicken und Erbsen und wahrscheinlich für die meisten Legu- minosen Gültigkeit, abgesehen vielleicht von jenen Arten, die, wie ioNepfunia, dauernd im Wasser leben. Bei solchen Versuchen aber läßt sich, wie Hiltner nachwies, noch eine andere überaus auffallende Tat- sache konstatieren. In dem Falle nämlich, in welchem die gesamten Wurzeln der Pflanzen in die Nährlösung eingetaucht sind und also die Knöllchen nur wenig zur Wirksamkeit gelangen, finden sich diese meist 45 überaus zahlreich und in gleichmäßiger Verteilung und Größe an allen Wurzelpartien, während im anderen Falle, in welchem die über Wasser befindlichen Knöllchen eine sehr große Wirksamkeit auf das Wachstum der Pflanzen ausüben, die in das Wasser eintauchenden Wurzelteile fast knöllchenfrei bleiben, auch wenn man wiederholt Impfungen mit Rein- öokulturen oder Knöllcheninhalt ausführt. Eine sehr wesentliche Stütze erhält die Immunitätslehre auch durch die S teil ungs Verhältnisse der Knöllchen an den AVurzelu. Es ist jedem Forscher, der sich eingehend mit den Wurzelknöllchen be- — 47 — schäftigte, aufgefallen, daß dieselben meist nicht reg-ellos an den Wurzeln verteilt sind, sondern, namentlich bei krautigen Pflanzen, an den oberen Wurzelpartien, also mögiichst nahe der Bodenoberfläche gehäuft sitzen und weiter nach unten meist rasch an Größe und Zahl abnehmen. Gegenüber der geltend gemachten Anschauung, daß hier deutlich das 5 Sauerstott'bedürfnis der Knöllchen bzw. der in ihnen lebenden Bakterien zum Ausdruck gelange, konnten bereits Nobbe und seine Mitarbeiter geltend machen, daß z. B. die Erbse auch an tiefstreichenden Wurzeln wirksame Knöllchen zu bilden vermag, sobald Bakterien auch in tiefere Schichten des Bodens, und wie Hiltner später nachwies, n u r in solche 10 eingeführt werden. An den unteren Wurzelteilen entstehen größere und normale Knöllchen nämlich nur dann, wenn die oberen aus irgend einem Grunde mehr oder minder frei von wirksamen Knöllchen bleiben; bei Wurzeln, die man sofort nach der Keimung mit Erfolg impft, bleibt eine nachträgliche Impfung von unten erfolglos. Die gesetzmäßige An- 15 Ordnung, auf die zuerst mit Nachdruck hingewiesen zu haben, das Ver- dienst Fkank's ist, erklärt sich also nicht, wie dieser Forscher meinte, dadurch, daß die Knöllchen nur dort entstünden, wo ihr Vorhandensein für die Pflanzen besonders zweckmäßig sei, sondern sie ist auf eine gegenseitige Beeinflussung der Knöllchen zurückzuführen. Enthält ein 20 Boden Knöllchenbakterien, so wird in der Eegel, falls er nicht zu reich an löslichen, von der Pflanze aufnehmbaren 8tickstoifverbindungen ist, schon die Keimwurzel infiziert, und die dadurch sich in höheren Boden- schichten bildenden Knöllchen verhindern die weitere Entwicklung von Knöllchen an tieferen Wurzelpartien, vorausgesetzt, daß sie wirklich 25 Stickstoff sammeln. Es darf angenommen w'erden, daß diese Immuni- sierung nicht nur durch die Kräftigung der Pflanze selbst sondern durch einen Stotf bewirkt wird, den die Pflanze den Bakterien entzieht und den sie. indem sie ihn zu ihrer Ernährung verwendet, in alle ihre Or- gane leitet. Dagegen spricht vorläufig nichts dafür, daß die von Knöll-30 chenbakterien befallenen Leguminosenpflanzen Antikörper bilden, wie SüCHTixG (1) annimmt. Die von Tschirch erörterte Tatsache, daß sich die Infektion der Knöllchenbakterien ausschließlich auf die Wurzeln be- schränkt, und der von Zinsser (1) auf experimentellem AVege erbrachte Beweis dafür, daß sich die Knöllchenbakterien außerhalb der Knöllchen 35 in den übrigen Teilen der Wurzeln nicht verbreiten können, dürften an dieser Stelle ebenfalls zu erwähnen sein. Jedenfalls ist es durchaus un- zutreffend, was Frank für Phaseolus und Naüdin für alle Leguminosen behauptete, daß die Knöllchenbakterien alle Pflanzenorgane durchwachsen könnten und sich infolgedessen auch innerhalb der Samen vorfänden. 40 Ist die Anschauung richtig, daß sich die Knöllchenbakterien zu- nächst wie Parasiten verhalten, gegen deren Eindringen die Pflanze sich wehrt, so erscheint es fast selbstverständlich, daß Größe, Zahl und Wirkung der Knöllchen ebenso wie von den Eigenschaften der ein- dringenden Bakterien so auch von der Kraft und Widerstandsfähigkeit, 45 hauptsächlich also von dem Ernährungszustand der AMrtspflanze, ab- hängen. Tatsächlich ist die Angabe sehr häufig zu finden, daß in gutem, humosem Boden die Knöllchenbildung eine schwächere ist, als in dürf- tigeren Bodenarten. Nobbe und Hiltner konnten außerdem über zahl- reiche Fälle berichten, in denen bei Impfungen mit nicht völlig ange-50 paßten Bakterien, sofern dieselben überhaupt Knöllchenbildung ver- anlaßten, diese Knöllchen immer erst an tief streichenden A'N'urzeln und mehr an deren Endigungen entstanden, zum Beweis dafür, daß die — 48 — Bakterien erst in die Wurzeln einzudringen vermochten, als die Pflanzen die Eeservestoffe des Samens bzw. die aus dem Boden zur Verfügung stehende Stickstoömenge erschöpft hatten. Daß hierbei der Stickstoff die Haupt- rolle spielt, davon überzeugt man sich leicht, wenn man Leguminosen- spflanzen in Wasserkultur zieht: Solange die Nährlösung eine von der Pflanze aufnehmbare Stickstuffverbindung. namentlich Salpeter, enthält, unterbleibt trotz der Impfung die Knöllchenbildung vollständig. Selbst bei einer Gabe von 5 mg Stickstoff in Form von KNO3 in 1 Liter Nähr- lösung sah HiLTNER Erbsen knöllchenfrei bleiben, bis der Salpeter auf- 10 gebraucht war. Sucht man nach einer Erklärung dieser auffallenden Wirkung einer Salpeterdüngung, welche auch durch die interessanten Beobachtungen von Wohltmakx (1) bestätigt wii'd, so denkt man zu- nächst unwillkürlich daran, daß die Pflanze durch die Ernährung mit Salpeter, vorausgesetzt natürlich, daß sie auch an den übrigen Nährstoffen 15 keinen Mangel leidet, so gekräftigt wird, daß sie sich der Parasiten er- wehren kann, oder wie es auch schon ausgedrückt wurde, daß sie die Symbiose einzugehen nicht nötig hat. Hiltker konnte aber nachweisen, daß diese Salpeterwirkuug weniger durch eine Stärkung der Widerstands- kraft der damit gedüngten Pflanze im allgemeinen zu erklären sei. als 20 durch eine direkte Beeinflussung der Bakterien durch den Salpeter. Näheres hierüber kann erst im nächsten Paragra])hen bei eingehender Besprechung der Bakteroiden ausgeführt werden. Hier sei nur erwähnt, daß die schädigende Wirkung des Salpeters auf die Knöllchenbildung und, wie wir hier gleich hinzufügen wollen, auch auf die Wirkung etwa schon 25 vorhandener Knöllchen eine lebhafte Nitrifikation in einem mit Legu- minosen bebauten Boden der Stickstoffsammlung nicht günstig erscheinen läßt. Tatsächlich setzt auch die Tätigkeit der Knöllchen, Avie Nobbe und HiLTKER mit Sicherheit nachweisen konnten, erst ein, sobald der von den Pflanzen aufuehmbare Bodenstickstoff" von den Pflanzen verbraucht 30 (oder, wie neuere aber noch nicht veröftentlichte Versuche von Hiltner dartun werden, durch Organismentätigkeit zunächst in eine nicht auf- nehmbare Form übergeführt ist). Daß im übrigen die Leguminosen ihren Stickstoffbedarf auch voll- ständig aus dem Boden decken können, also nicht unbedingt der Knöll- sschen bedürfen, sei hier ausdrücklich betont. AVie aber namentlich Frank nachgewiesen hat, zeigen die durch Knöllchen mit Stickstoft' er- nährten Leguminosenpflanzen tieferes Grün durch Verstärkung des Chlorophj'llapparates der Blätter, und überhaupt scheinen Höchsterträge nur durch Knöllchenwirkung zustande zu kommen, da die Leguminosen 40 namentlich den Salpeter erheblich schlechter ausnützen können als viele andere Pflanzen. Da die Knöllchen den Pflanzen nur Stickstoff liefern, so müssen denselben die übrigen Nährstoffe, namentlich Phosphorsäure und Kali, in genügender Menge zur Verfügung stehen, wenn die Knöllchenwirkung voll zur Geltung gelangen soll. Das Bedürfnis nach 45 diesen beiden Nährstoften ist daher bei den Leguminosen besonders groß, worauf neuerdings auch besonders Wohltmann (1) hingewiesen hat. Ist einer von ilinen in ungenügender Menge im Boden enthalten und wird er auch nicht durch Düngung zugeführt, so kann der Besitz von Knöllchen, namentlich wenn sie durch an sich sehr virulente Bak- soterien erzeugt wurden, einen direkt schädlichen Einfluß auf die Pflanzen ausüben. Eine bedeutsame Eolle spielt auch der Kalk beim Zustande- kommen der KnöllcheuAvirkung. Die alte Erfahrung der Landwirte, daß Gips eine ganz spezifische Wirkung, namentlich auf Klee ausübt, beruht — 49 — sicher auf einer Förderung des Stickstoffsammlung-svermögens, wenn auch bestimmte Beweise hierfür noch nicht vorliegen. So erzielte BÄSSLER (1) bei einem Impfversuch mit Erbsen unter Anwendung von Nitragin (vgl. § 12) auf einem schwach humosen, lehmigen Sandboden durch die Impfung eine "Mehrernte auf 1 a von 3,96 kg auf der nicht 5 mit Kalk gedüngten Parzelle, dagegen von 16,29 kg auf der gekalkten Fläche. Die Lupinen, namentlich die gelben und zum Teil auch Serra- della, sind aber im Gegensatz zu den meisten übrigen Leguminosen gegen größere Kalkmengen empfindlich. Die Angabe von Salfeld (1), daß eine Aetzkalkdüngung auch bei Erbsen die Knöllchenbildung voll- lo ständig verhindere, weil der iVetzkalk jedenfalls die Knöllchenbakterien abtöte, beruht auf einer falschen Deutung der Ergebnisse eines Feld- versuches und ist später von Salfeld (2) selbst berichtigt worden. § 10. Wesen nnd Bedeutung der Bakteroidenbildung. Die wichtige Frage, wodurch der Besitz von Wurzelknöllchen die Leguminosenpflanzen wohl befähige, den freien Stickstoff der Luft zum is Aufbau ihrer Organe zu verwerten, hat von den vielen Forschern, die sich schon mit ihr beschäftigten, eine recht verschiedene Beantwortung erhalten. Daß diese Fähigkeit den knöllchenbesitzenden Leguminosen wirklich zukomme, war aus Hellriegel's Versuchen eigentlich nur in- direkt abzuleiten, da sein Nachweis nur darin bestand, daß der in- 20 folge des Knöllchenbesitzes von Leguminosenpflanzen in ihren Organen enthaltene Stickstoff keiner anderen Quelle entstammen könne. Erst ScHLösiNG Sohn und Laurent (1) haben sie direkt durch einen Versuch erwiesen, bei dem sie Zwergerbsen in geschlossenem Eaume kultivierten und aus ihm von Zeit zu Zeit Gas zur Analyse entnahmen. Frank, der 25 sich als einer der ersten mit der Frage beschäftigte, wodurch diese Stickstoffsammlung zustande komme, gelangte zunächst zu dem über- raschenden Ergebnis, daß das Stickstolfsammlungsvermögen allen grünen Pflanzen eigen sei, und daß diese der Pflanze also schon innewohnende Fähigkeit bei den Leguminosen nur durch den ,.Eeiz", den die Knöllchen- so bakterien auf das Plasma ausüben, verstärkt werde. Die eigentliche Bindung des Stickstoffs sollte nach ihm in den Blättern vor sich gehen. Obgleich andere Forscher, namentlich Wilfarth (1), U. Kreussler (1), P. Wagner (1), Aeby (1), Nobbe und Hiltnfr (6), Pfeiffer (1) u. a. in einwandfreier Weise dartun konnten, daß die Lehre Frank's, derzufolge 35 alle grünen Pflanzen Stickstoff mit Hilfe ihrer Blätter sammeln könnten, falsch sei, und obgleich P. Kossowitsch (1) bereits nachgewiesen hatte, daß knöllchenbesitzende Erbsen auch Stickstott' sammeln, wenn ihre ober- irdischen Organe in einer Wasserstoffatmosphäre gezogen werden, schloß sich später J. Stoklasa (2) der Auffassung von Frank an, ohne aber natür- 40 lieh unter diesen Umständen mit seiner Ansicht durchdringen zu können. Daß die Stickstoft'biudung in den Wurzelknöllchen selbst erfolge, konnten Nobbe und Hiltner schon durch den Nachweis wahrscheinlich machen, daß die Stickstoffsammlung an die Tätigkeit der Bakteroiden gebunden sei. Noch zwingender sprach dafür, die von denselben Forschern 45 experimentell erwiesene und bereits in § 9 erörterte Tatsache, daß die Knöllchen der Robinia und anderer Leguminosen bei Wasserkulturen fast unwirksam sind, solange sie sich innerhalb der Nährlösung befinden, dagegen eine normale Wirksamkeit entfalten, sobald man sie durch Ab- gießen eines Teiles der Flüssigkeit direkt mit der Luft in Berührung 50 LAFAR. Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. IIL i — 50 — bringt. Inzwischen hatte Feank eine neuere Erklärung für die günstige Wirkung der Knöllchen gegeben: Darnach sollte die Symbiose zwischen Bakterien und Wirtspflanze dadurch für letztere vorteilhaft w^erden, daß sie schließlich die an Eiw^eiß besonders reichen Bakteroiden resorbiere. 5 Die Frage, woher der Eiweißreichtum der f^akteroiden stamme, ließ Feank dabei allerdings gänzlich außer acht. Ueberdies berücksichtigte er nicht, daß gerade zu jener Zeit, zu welcher die Leguminosen am meisten Stickstoff sammeln, von einer Resorption der Bakteroiden kaum die Rede sein kann, und daß selbst dann, wenn eine solche schließlich 10 gegen Ende der Vegetation stattfände, die geringe Stickstoffmenge der Bakteroiden sämtlicher Knöllchen einer Pflanze bei weitem nicht hin- reichen würde, eine Förderung hervorzurufen, wde sie beispielsweise NoBBE und HiLTNEE bei Erbsenpflanzeu konstatieren konnten, die über 1 g Stickstoff der Luft entnommen hatten, dabei aber an ihren Wurzeln 15 nur Knöllchen von insgesamt 300 mg Gewicht besaßen. Eine überaus eigenartige Idee entwickelte schließlich Stoklasa (3). Nach dieser sollen die Knöllchenbakterien ein Enzym erzeugen, das von der Pflanze in die oberirdischen Organe geführt wird und dort den eigentlichen Anreiz zur Stickstoöaufnahme gibt. Sobald es einmal ge- 20 bildet und in den Blättern verbreitet sei, hätten die Knöllchen weiter keine Bedeutung mehr, d. h. die Stickstoffsammlung ginge nun auch ohne sie weiter. Wie wenig diese letztere Angabe den tatsächlichen Ver- hältnissen entspricht, hat Hiltnee nachgew^iesen, der fand, daß die Pflanzen sofort nach Stickstoff" zu hungern beginnen, sobald man ihre 25 Wurzelknöllchen entfernt. Der Frage, ob vielleicht die Knöllchenbakterien für sich allein Stickstoff sammeln könnten, ist zuerst Beijeeinck (3) nähergetreten, indem er mit Reinkulturen Versuche in Nährlösungen anstellte und dabei während zweimonatlicher Dauer eine Anreicherung an Stickstoff' in der 30 Menge von 9—18 mg auf 1 Liter feststellte. Beijeeinck selbst hielt mit diesem Befunde die Frage noch nicht für entschieden. Einen größeren Stickstoffgewinn erzielte Maze (1) bei Versuchen mit Knöllchenbakterien, zu denen Bolmenextrakte mit 2 — 4 Proz. Traubenzucker verwendet wurden; unter diesen Bedingungen wurden 1 — 2 mg Stickstoff auf 1 g 35 Traubenzucker gewonnen. Doch auch diese Angabe ist mit einiger Vorsicht aufzunehmen, da Maze davon spricht, daß die Kulturen einen starken Geruch nach faulem Käse zeigten, was auf eine Verunreinigung derselben schließen läßt. Hiltxer und Stöemee (1) erzielten bei der Kultur von Knöllclienbakterien verschiedener Herkunft in verschiedenen 40 Lösungen mit großem Kohlenstottuberschuß keinen Stickstoffgewinn; sie vermuten aber, daß ein solcher eintreten werde, sobald man den Lösungen den Extrakt von Leguminosenpflanzen zusetzen wird. Weisen somit die bisher vorliegenden Versuche in dieser Richtung noch eine bedauerliche Lücke auf, so dürfte es doch keinem Zweifel 45 mehr unterliegen, daß tatsächlich die Stickstott'biutluiig- iimerlialb der Knöllclien sich vollzieht. R. Bouquet (1) vermutet, daß das von den Wurzeln aufgenommene und aus den Blättern wieder entweichende Wasser den darin aufgelösten elementaren Stickstoff' zuführt und an die Zellen der Wurzeln, bzw. der Knöllchen abgibt. Daß der Vorgang sich 50 so vollziehe, konnte Hiltnee durch den Nachweis sehr wahrscheinlich machen, daß die Stickstoff'sammlung der Leguminosen tatsächlich in großer Abhängigkeit zur Verdunstungsgröße stehe, wie auch durch die fernere Beobachtung, daß von selten der Wurzeln aus Luft mit großer — 51 — Kraft in das Innere der Knöllclien g-epreßt wird. Immer mehr konzen- trierte sich daher in den letzten Jahren das Interesse auf die in den Knöllchen sich abspielenden Vorgänge. Feemi (1) wies nach, daß in ihnen ein proteolj'tisches Enzym enthalten sei. Hiltner fand in tätigen Knöllchen in großer Menge einen aus löslichem Eiweiß bestehenden, 5 aleuronartigen Körper, der im Bakteroidengewebe entsteht und von den Pflanzen aulgenommen wird. Im Verein mit dem schon erwähnten Nachweis von Nobbe und Hiltner, daß die Stickstoffsammlung erst beginnt, wenn die Bakteroiden innerhalb der Knöllchen ihre volle Ausbildung gewonnen haben, mußte 10 es also in hohem Grade als wahrscheinlich bezeichnet werden, daß inner- halb der Bakteroiden wichtige chemische Umsetzungen stattfänden, die mit der Stickstolfbindung in engem Zusammenhang stünden. Nicht nur hierdurch, sondern vor allem durcli den von verschiedenen Forschern erbrachten Beweis, daß Bakteroiden auch außerhalb der Wirtspflanze 15 aus Knöllchenbakterien hervorgehen können, wendete man diesen eigen- tümlichen Gebilden erhöhte Beachtung zu. Daß bereits Beijerinck Bakteroiden auf festen Nährböden in seinen Kulturen von Knöllchenbakterien auftreten sah, wurde bereits erwähnt. Auch Hiltner (3) beobachtete später die Entstehung vou Bakteroiden 20 auf Nährgelatiiie, und Stützer (1) wies nach, daß sie aus den Knöllchen- bakterien von Vicia Faha regelmäßig in Lösungen entstehen, die gewisse organische Säuren enthalten. Hartleb (1) trat zwar der Angabe Stutzer's mit der Behauptung entgegen, dieser habe zu seinen Versuchen gar keine echten Knöllchenbakterien sondern eine von Hartleb aus Knöllchen 25 isolierte und von ihm als PseudorhigoUmn ramosum bezeichnete Bakterien- art verwendet. Doch konnten Hiltner und Stürmer Stutzer's Befund bestätigen, während es ihnen andrerseits gelang, nachzuweisen, daß saure Phosphate im Gegensatz zu Hartleb's Angabe die Bakteroidenbildung nicht bewirken. Aus den umfassenden Versuchen von Hiltner und 30 Störmee geht hervor, daß Bakteroiden stets in Lösungen entstehen, die einen großen Ueberschuß an kohlenstoffreichem Nährmaterial, nament- lich an Kohlenhydraten, enthalten. Außer für Traubenzucker konnten sie diese Fähigkeit erweisen für Eaffinose, Maltose, Mannit, Galactose, Arabinose, Xylose, Stärke, Eohrzucker, Lactose und Lävulose, von 35 organischen Säuren für Bernsteinsäure, Aepfelsäure, Citronensäure und Weinsäure. Von nicht kohlenstoffhaltigen Verbindungen, namentlich solchen, die von den Leguminosenpflanzen aus dem Boden aufgenommen werden können, begünstigt nur noch der Salpeter die Bakteroidenbildung. 40 Zwischen seiner Wirkung und jener kohlenstoftreicher Körper zeigt sich aber dabei ein auffallender Unterschied. Mit wenig .4usnahmen hatte man bis dahin das Wesentliche der Bakteroidenbildung in der Form- veränderung, namentlich in der dabei häufig auftretenden Verzweigung der Knöllchenbakterien erblickt. Naumann (1) z. B., der eine ganze 45 Reihe der verschiedenartigsten Verbindungen ziemlich planlos auf ihr Vermögen prüfte, Bakteroidenbildung zu veranlassen, und dabei fand, daß Urin, Blätter-, Wurzel- und Samenextrakte von Pferdebohnen, Erden- auszug und Eisbeerenabkochungen in dieser Beziehung wirksam sind, achtete, ebenso wie vorher Stutzer und Hartleb, fast nur auf das Auf- 50 treten von Verzweigungen, während die bei der Umbildung der Bakterien in Bakteroiden vor sich gehenden Aenderungen im plasniatisclien In- halt völlig unberücksichtigt blieben. Nach Hiltner und Störmer sind 4* — 52 — diese aber besonders wichtig und für die Erkenntnis der Prozesse, die zur Stickstolfsammlung- führen, bedeutsam. Diese Aenderung'en bestehen in dem Auftreten von Vakuolen und vor allem in der Differenzierung des Plasmas, indem sich der Inhalt der Bakteroiden einerseits in ein 5 mit Karbolfuchsin stark tingierbares und mit Jodtinktur eine rotbraune Farbe annehmendes, lichtbrechendes Plasma und andrerseits in einen durch Karbolfuchsin nur schwach oder gar nicht färbbaren, durch Jod- tinktur rein gelbwerdenden Bestandteil sondert. Diese Differenzierung erfolgt nur in reinen Lösungen von Kohlenhydraten oder organischen 10 Säuren, oder bei gleichzeitiger Gegenwart stickstoffhaltiger Körper, falls diese durch die sich vermehrenden Bakterien bzw. Bakteroiden aufge- braucht sind und die im Ueberschuß vorhandenen Kohlenhydrate allein wirken können. In reinen Salpeterlösungen dagegen verändern die Bakterien zwar stark ihre Form und es treten bei gewissen Knöllchenbakterien, 15 namentlich aus der Spezies i?/M>o6i«?n radidcola auch Verzweigungen auf, aber die Differenzierung des Plasmas unterbleibt. Setzt man zu einer Lösung von Traubenzucker, in welcher die Differenzierung des Plasmas besonders deutlich hervortritt, geringe Mengen Salpeter, so verschwindet der mit Jodtinktur sich rotbraun färbende Plasmateil, das Plasma nimmt 20 wieder einen einheitlichen Charakter an. Da in den Knöllchen große Mengen von Stärke von der Pflanze abgelagert werden, die von den Bakteroiden nach ihrer Verzuckerung als Nahrung verwendet werden, so erfolgt die Differenzierung auch in den Bakteroiden innerhalb der Knöllchen, sofern die Pflanzen nicht aus dem Boden Salpeter aufnehmen. 25 Das durch Jodtinktur meist rotbraun sich färbende Plasma hat namentlich bei den Knöllchenbakterien der Spezies B. Beijerinddi die Neigung, aus den Bakteroiden auszusprossen (vergl. Fi(j. 9); bei den Bakterien der Spezies B. radicicola kann es dagegen das ganze Bakteroid ausfüllen. An Bakteroiden aus Knöllchen von Sojapflanzen, die sich noch 30 im „Hungerstadium" befanden, waren diese Aussprossungen ebenfalls nach- weisbar; sie waren aber von dem Tage an nicht mehr zu sehen, an welchem die Blätter zu ergrünen begannen, an welchem also die Stick- stoffsammlung begonnen hatte. Aus diesen und verschiedenen anderen Beobachtungen schließen Hiltner und Stöemek (2), daß der mit Jod- 35 tinktur rotbraun sich färbende Bestandteil des Plasmas von den Pflanzen resorbiert Averde und daß damit die Stickstoffsammlung in Zusammenhang stehe. Nicht die Bakteroiden selbst werden also in normal tätigen Knöll- ^^ chen von den Pflanzen resorbiert son- _•. ' ' ^ ^ "^ 4odern nur gewisse, durch einseitige -^ ' , v.^ Ernährung mit Kohlenhydraten in ^ '*^ -<, '% ' "* großer Menge entstehende Plasmateile -"*4 '-*^"*^w n^ derselben, die entweder schon selbst ^ ^"%^'^" > •- .**• --♦ das Produkt einer Stickstoffsammlung / "^ , '^ -^ ^/ r •' 45 darstellen , oder die erst bei ihrer «- *^.*' y / ^ Vereinigung mit von der Pflanze her- ^^ '^i.^ ;^ y^ t rührenden Stoffen Stickstoft' binden. "«.\ >•■»'' * v*' •-'»'* «T •■ Ganz abgesehen davon, daß diese Den- .-*^ ' S*>^ ' tung auf tatsächlichen Beobachtungen y% ^ ^ « 50 beruht, findet sie auch noch eine ganz ^ ^ " wesentliche Stütze durch die auf- fallende, schon von Hellriegel und ^'>- ^- ^^^}T^^^lZ^ll^Ji^i"' ^'''^^^^'' WiLFAETH festgestellte, später nament- •"" usspiofesmigen. — 53 — lieh von NoBBE und Hiltner bestätigte Tatsache, daß Legiiminosenpflanzen, nachdem sie zunächst von dem ihnen aus den Samen zur Verfügung- stehenden Stickstolfkapital oder von Bodenstickstoif sich ernährt haben, nach Versieg-en dieser Quelle nicht sofort mit der Stickstoifsammlung beginnen, sondern erst deutlich und mehr oder minder lange Zeit hin- 5 durch die Anzeichen von Stickstoffhunger darbieten, ein „Hungerstadium" durchzumachen haben. Solange nämlich die Pflanzen von Samen- oder Bodenstickstoff sich ernähren, unterbleibt die Differenzierung des Plasmas in ihren Bakteroiden; sind die Bedingungen dazu endlich gegeben, so muß erst eine gewisse Zeit verstreiclien, bis sie so weit fortgeschritten 10 ist, daß die Pflanze mit der Aufnahme der dabei in den Bakteroiden entstehenden Stoffe beginnen kann. Tritt im Stoft'umsatz solcher Pflanzen, die bereits aus dem Besitz von Knöllchen Gewinn ziehen, eine Störung ein, so können sich in ihren Knöllchen sehr leicht die von den Bakteroiden gebildeten Stoffe in 15 größerer Menge anhäufen. Frank (6) hat bei der Erbse solche Knöllchen aufgefunden und sie in der irrigen, von ihm später selbst berichtigten Meinung, daß der Hauptinhalt derselben nicht wie bei normalen Knöllchen aus Eiweiß, sondern aus Amylodextrin bestehe, von den „Eiweißknöllchen" als „Amylodextrinknöllchen" unterschieden. Da er zugleich fand, daß die 20 letztere Art von Knöllchen meist auch in der Gestalt und Größe von den normalen Knöllchen abweicht, so sprach er von einem „Dimorphis- mus*' der Erbsenknöllclien. Die weitere Beobachtung, daß die abnormen Knöllchen meist von Fliegenmaden heimgesucht werden, veranlaßte ihn zu der recht phantastischen Annahme, jene Knöllchen würden von der 25 Pflanze zu dem Zweck gebildet, derartige schädliche Tiere von den nützlichen Eiweißknöllchen abzuhalten. H. Möller (1), der Frank mit großer Entschiedenheit entgegentrat, indem er den Dimorphismus leugnete und die Form und Stoffveränderung der Bakteroiden als eine fettige Degeneration bezeichnete, die im Laufe der Entwicklung in jedem 30 Knöllchen auftrete, behielt in dem längere Zeit geführten Streit zunächst anscheinend Recht ; wie aber Hiltner und Stürmer (1) später nachweisen konnten, war seine Auffassung doch ebenfalls irrig. Die Entstehung der eigentümlichen abnormen Knöllchen, die Frank beobachtete und die tat- sächlich, wenn auch weniger in ihrer äußeren Form als bezüglich ihres 35 Inhaltes, sehr abweichend sich verhalten, wurde von Hiltner und Störmer auf eine Störung- der Zu- und Ableitungswege durch Befall der Wurzeln zurückgeführt, die zur Folge hat, daß sich der mit Jod rotbraun färbende Inhaltsbestandteil der Bakteroiden, die „chromatische Substanz" Frank's, in großer Menge in dem Bakteroidengewebe anhäuft, ^^'ährend der In- 40 halt normaler Knöllchen, mögen sie noch in voller Tätigkeit oder bereits in Zersetzung begriffen sein, beim Durchschneiden ausfließt und daher leicht in Wasser verteilbar ist, kleben die Bakteroiden der in Frage stehenden Knöllchen so fest zusammen, daß es schwer hält, die einzelnen Elemente der das ganze Bakteroidengewebe erfüllenden Masse voneinander 45 zu trennen. Gesundet die Wurzel wieder, so verschwindet auch die chromatische Substanz, und der Knöllcheninhalt nimmt wieder normale Eigenschaften an. Damit ist der Beweis geliefert, daß diese Substanz von den Pflanzen verarbeitet w^erden kann. Ihr Auftreten ist also keineswegs, wie Möller annahm, das Zeichen einer schließlich in jedem 50 Knöllchen eintretenden fettigen Entartung der Bakteroiden, sondern sie spielt jedenfalls bei der Stickstoffassimilation eine außerordentlich wichtige Rolle. Hiltner und Stürmer sahen sie auch in Sojaknöllchen auftreten, — 54 — und zwar als Aussprossungen aus den Bakteroiden, sobald man Pflanzen, die durch ihre Knöllchen lebhaft Stickstoif sammelten, längere Zeit ver- dunkelte. Bezüglich des chemischen Charakters der Aussprossungen konnten sie vorläufig nachweisen, daß dieselben aus einer plasmatischen 5 Grundsubstanz bestehen, die sicher zwei verschiedene Stoife bildet: Der eine davon, der sich mit Jod rotbraun färbt, besteht jedenfalls aus Glycogen, von dem anderen, der sich mit Chloroform ausschütteln läßt und nach dem Verdunsten des Chloroforms als guttapo'chaähnliches Häutchen zurückbleibt, konnte bisher nur ermittelt werden, daß er voll- 10 kommen stickstolfrei ist. Hiltner und Stürmer haben sich vorbehalten, diesen eigentümlichen Prozeß weiter zu verfolgen, und hoffen, dabei den Vorgang der Stickstoffassirailation auch nach der chemischen Seite all- mählich klären zu können. Uebrigens soll nicht unerwähnt bleiben, das Prazmowski (1) zuerst 15 über das Auftreten einer mit Jodtinktur rotbraun sich färbenden Sub- stanz in den Knöllchen berichtete; er betrachtete sie als eine eigentüm- liche Form von Eiweißstoffen, und die Umwandlung des Bakterienkörpers in Eiweißsubstanzen stellt nach ihm eine jener Veränderungen dar, die die Bakterien unter dem Einfluß der Pflanzen erleiden. 20 Die morphologische Bedeutung der Bakteroiden und ihrer Aus- sprossungen interessiert an dieser Stelle weniger. Daß die Bakteroiden nicht Involutionsformen darstellen, zeigt schon ihre Fähigkeit sich leb- haft zu vermehren und sich wieder in normale Bakterien rückbilden zu können. Ob es berechtigt ist, sie wegen ihrer namentlich bei Baderium 26radicicoIa vorhandenen Fähigkeit, Verzweigungen bilden zu können, den Bakterienstäbchen gegenüber als höhere Entwicklungsformen zu be- zeichnen, wie es Stutzer getan hat, ob sie sporangienartiger Natur sind, wie HiLTNER anzunehmen geneigt ist, müssen weitere Untersuchungen entscheiden. Jedenfalls hat bei Haetleb, der von Zoosporenbildung und 30 Kopulationsvorgängen spricht, die zur Bildung von Zygoten führen, die Phantasie der tatsächlichen Beobachtung etwas nachgeholfen. § 11. Die Bodenimpfimg für Leguminosen. Die nächste Folge der HELLRiEGEL'schen Entdeckung in praktischer Beziehung war, daß man noch mehr, als es bis dahin geschehen war, die 35 verschiedenen Leguminosenarten anbaute, um sich ihr Stickstoffsammlungs- vermögen zunutze zu machen. Insbesondere gewann die (xrüudüngimg unter den Landwirten immer mehr Freunde, zunächst namentlich bei solchen, die leichten Boden bewirtschafteten, vereinzelt auch bei Be- sitzern von schweren Böden. In den letzten Jahren wurden auch erfolg- 40 reiche Versuche gemacht, die Gründüngung bei der Obstbaumzucht und im AA'alde zu verwerten. Das Wesen der Gründüngung besteht darin, daß man geeignete Leguminosenarten entweder in die Brache einsät, um sie, nachdem sie sich üppig entwickelt haben, unterzupflügen, oder indem man Zwischenfrucht- oder Stoi)pelfruchtbau treibt. Beim Zwischen- 45 fruchtbau erfolgt die Einsaat der Leguminosen im Frühjahr in das Ge- treide, wobei sie sich meist erst nach der Aberntung des Getreides stark entwickeln. Beim Stoi)pelfruchtbau bringt man schnellwüchsige Legumi- nosen noch nach der Aberntung des Getreides auf das Feld. In beiden Fällen wird die grüne Masse entweder noch im Herbst oder auch erst 50 im Frühjahr untergepflügt. Durch Düngung mit Kali und Phosphor- I — 55 — säure sucht mau das Stickstoffsammlungsvermögen der Pflanzen möglichst zu steigern. Die untergebrachten grünen blassen der Leguminosen be- reichern den Boden nicht nur erheblich au Stickstoff, der der Nachfrucht zugute kommt, sondern auch an Humus, so daß auch der phj^sikalische Zustand der Böden eine wertvolle Verbesserung erfälirt. In der Eegel 5 pflegt man nach Gründüngung Hackfrüchte, Kartofteln oder Rüben, zu bauen; neuerdings wird aber immer mehr auch mit Erfolg versucht, Ge- treide nach Gründüngung auf das Feld zu bringen. Zur Zwischenfrucht- saat werden vielfach auch solche Leguminosenarten verwendet, die, wie die Kleearten, nicht als Gründünger, sondern als Futter Verwendung 10 finden. Es ist hier nicht der Ort, die Vor- und Nachteile der verschiedenen Methoden, das Stickstofisammlungsvermögen der Leguminosen möglichst auszunützen, näher zu beschreiben; vielfach wird über die hier ein- schlägigen Fragen in den landwirtschaftlichen Zeitschriften noch ein 15 heftiger Kampf zwischen den Landwirten geführt, der, unterstützt durch wissenschaftliche Forschungen, immer mehr zu einer Klärung darüber führt, auf welchen Bodenarten, unter welchen klimatischen Bedingungen und mit welchen Leguminosenarten die Gründüngung und überhaupt der Anbau von Leguminosen die bestmöglichen Vorteile bietet. Welch un-20 geheure Bedeutung der Gründüngung schon heutzutage im Landwirt- schaftsbetriebe zukommt, dürfte daraus hervorgehen, daß im Jahre 1900 allein in Preußen 365442 ha mit Lupinen und 209141 ha mit Serradella, den beiden wichtigsten Gründüngungspflanzen, angebaut wurden. Bei den vielfachen Versuchen, den Leguminosenbau und insbesondere 25 die Gründüngung auch auf Bodenarten und in Gegenden einzuführen, wo es bis dahin noch nicht geschehen, stellte sich sehr bald heraus, daß die gewählten Pflanzenarten trotz richtiger Düngung nicht überall ge- diehen. Salfeld, der Vorstand der Ems-Abteilung der Moor-Kultur- station Bremen, der wiederholt vergeblich versucht hatte, auf den Ems- 30 mooren Erbsen zur normalen Entwicklung zu bringen, fand schließlich, daß die Erbsen nicht in erhoffter Weise gediehen, weil sie wegen Fehlens der Knöllchenbakterien im Boden keine Knöllchen ausbildeten, und er kam dadurch auf den glücklichen Gedanken, die fehlenden Bakterien durch eine sog. Bodenimpfuiia; einzuführen. Von einem Felde, auf dem 35 im Vorjahre Erbsen gut gediehen waren, entnahm er aus der Acker- krume Erde und überführte sie auf die mit Erbsen zu bestellende Fläche. In der Tat bildeten nun die Erbsenpflanzen Knöllchen an ihren W^urzeln und brachten es infolgedessen zu einer normalen Entwicklung. Salfeld und nach ihm zahlreiche Landwirte haben in der Folgezeit wiederholt 40 derartige Bodenimpfungen nicht nur zu Erbsen, sondern auch zu den verschiedensten anderen Leguminosenarten mit Erfolg ausgeführt, und vielfach hat sich das Verfahren, namentlich auf den norddeutschen Mooren, als wirtschaftliche Maßregel schon fest eingebürgert. NoBBE und HiLTNEK haben im Jahre 1896 an Stelle dieses Verfahrens 45 mit „Naturimpferde", die Auwenduii;? von ßeiukultureu von Knöllchen- bakterien empfohlen, nachdem sie jahrelang Impfversuche mit solchen Eeinkulturen mit Erfolg durchgeführt hatten. Auf ihre Veranlassung wurden für jede landwirtschaftlich wichtige Hülsenfrucht- und Kleeart die entsprechenden Knöllchenbakterien in Reinkultur von den Höchster 50 Farbwerken unter dem Namen Nitragiu in den Handel gebracht und in den folgenden Jahren von zahlreichen Landwirten und Forschern er- probt. Die Erwartungen, die man vielfach an das Nitragin knüpfte, — 56 — haben sich aber nur in verhältnismäßig wenig Fällen erfüllt, so daß die Höchster Farbwerke im Jahre 1900 den weiteren Vertrieb desselben einstellten. Die Tatsache, daß aber doch in einer Reihe von Fällen mit dem sNitragin ganz überraschende Erfolge erzielt wurden, gab Hiltner Ver- anlassung, die Forschungen, wie sich die Reinkulturen und die Impf- methoden so verbessern ließen, daß die Impfung praktische Bedeutung erlangen könne, fortzusetzen, und im Jahre 1903 konnte er im Verein mit K. Störmer (1) über eine ziemlich große Zahl sehr gut gelungener 10 Versuche berichten, die in jeder Richtung die von ihm (2) bereits im Jaiire 1900 in einer größeren Abhandlung ausgesprochenen Anschauungen über den Weg, den die Forschung zu beschreiten hatte, bestätigt. Vor allem gelang es, die Wirksamkeit der zur Impfung verwendeten Bakterien bedeutend zu steigern durch Beachtung ihrer eigentümlichen 15 Anpassungs- und Virulenzverhältnisse, sowie durch genauere Feststellung der Ansprüche, welche die verschiedenen Knöllchenbakterien an die künstlichen Nährböden stellen. Man gewann die Bakterien nicht mehr wie früher aus beliebigen Knöllchen, sondern aus Knöllchen von Pflanzen, die bereits mehrmals hintereinander in demselben Boden gewachsen 20 waren, so daß also die Bakterien schon mehrmals die gleiche Pflanzenart passiert hatten, und benützte schließlich für jede Art und Anpassungsform der Knöllchenbakterien besondere Nährböden, über die Miltner und Störmer eingehende Angaben machten. Nach ihnen kommt für Rhisohium BeijerincMi hauptsächlich ein Nährboden in Betracht, der folgendermaßen 25 gewonnen wird: 1,5 Proz. Agar, 2 Promille Wurzelextrakt, 1 Proz. Trauben- zucker werden im Autoklaven 20 Minuten bis 120 " C erhitzt. Die Zeit ge- nügt, um eine vollständige Lösung des Agars zu bewirken. Zu dieser Lösung setzt man dann auf 0,5 1 Wasser eine Messerspitze voll kohlensauren Kalk, erhitzt nochmals 10 Minuten lang auf 120" und filtriert ab. Für 30 EJmohimn radkkola hat sich im allgemeinen der von Beijerixck an- gegebene Nährboden bewährt, nur ist es vorteilhaft, an Stelle von Blätterdekokten Wui-zelextrakte zu verwenden und zwar nicht in will- kürlicher Menge, sondern unter Zugrundelegung der Extraktbestimmung durch Abdampfen und Trocknen bei 120° C in 0,2 prozentiger Lösung 35 und unter Zusatz von 1 Proz, Traubenzucker und 0,1 — 0,2 Proz. Aspa- ragin. In der Folgezeit hat sich übrigens immer mehr herausgestellt^ daß die einzelnen Anpassungsformen von Knöllchenbakterien, die zu jeder der beiden Arten gehören, noch ganz besondere Ansprüche an die Nährböden stellen, die erfüllt werden müssen, wenn wirklich gut 40 wachsende Kulturen gewonnen werden sollen. Auch das eigentliche Impfverfahreu fand durch Hiltner und Störmer eine wesentliche Verbesserung. Für das frühere Nitragin war vorgeschlagen worden, die auf Gelatine gezüchteten Bakterien in Wasser zu verteilen und mit diesem Wasser entweder Erde von dem zu impfenden 45 Felde oder die Samen kurz vor der Aussaat zu infizieren. Im ersteren Falle war die Erde auf dem Felde gleichmäßig auszustreuen und sofort unterzueggen, und bei der Samenimpfung mußte dem feuchten Saatgute etwas trockene Erde oder Sand zugesetzt werden, um das Aneinander- kleben der Samen zu verhindern. Durch eingehende Feldversuche, zu 50 denen namentlich die ohne Impfung knöllchenfrei bleibende Sojabohne benützt wurde, konnten Hiltner und Störmer aber nachweisen, daß die Erdimpfung mit Reinkulturen nur auf ]\ro orböden oder stark humosen Böden Erfolge liefern kann, während in den meisten Acker- — 57 — böden die durch Impfuncr eing-eführten Bakterien selir rascli zug-runde gellen. Bei der Samenimpfung aber wird die Absicht, Knöllchen- bildung an der Wurzel zu veranlassen, meist dadurch vereitelt, daß ge- wisse Stoffe, die bei der Quellung der Samen aus deren Schalen aus- treten, die auf ihre Oberfläche gebrachten Bakterien abtfjten oder s mindestens so stark beeinflussen, daß sie nicht mehr Knöllchen bilden. Dieser schädlichen Wirkung der Samenausscheidungsstoffe läßt sich be- gegnen, wenn man die Impfung der Samen erst vornimmt, nachdem die- selben vorher in feuchtem Sand vorgequellt oder vorgekeimt worden sind. So bildeten sich bei einem Feldversuch mit Soja Mspida an dem» AVurzeln je einer Pflanze: Ungeimpft Knöllchen Samen direkt geimpft 6 „ Samen vorgekeimt und kurz vor der Aussaat geimpft 22.5 „ Bei insgesamt 120 Feldversuchen mit den verschiedensten Leguminosen- 15. arten, die hauptsächlich nach diesem Verfahren im Jahre 1902 in allen Teilen Deutschlands zur Durchführung gelangten, wurden in 60 Proz. aller Fälle günstige, zum Teil hervorragende Ergebnisse erzielt. Da aber nicht zu verkennen ist, daß das Vorquellen oder gar Vorkeimen der Samen recht umständlich und zeitraubend, unter Umständen auch 2» kaum durchführbar ist. so bemühten sich Hiltxee und Stöemer (1) das Impfverfahren noch weiter zu vervollkommnen und zu vereinfachen. Einen Anhalt hierfür bot die von ihnen gemachte Beobachtung, daß die schäd- liche Wirkung der Samenausscheidungsstoffe unterbleibt, sobald man die Bakterien, die man auf die Oberfläche der Samen bringt, nicht in reinem, 2s sondern in solchem Wasser verteilt, dem man vorher etwa je 1 — 2 Proz. Traubenzucker und Pepton zugesetzt hat. An Stelle von Wasser ist noch zweckmäßiger Milch zu verwenden. Nachdem bereits im Jahre 1902 ein auf dem Maibuscher Moor bei Bremen nach diesem Verfahren ausgeführter Versuch mit gelben und blauen Lupinen sehr günstige Ergebnisse ge-30 liefert hatte, gelangte diese Methode bei ungefähr 300 im Jahre 1903 in ganz Deutschland unternommenen Versuchen zur Anwendung und es steigerte sich dadurch der Prozentsatz günstiger Ergebnisse auf 70. Speziell in Bayern, wo 98 Feldversuche zum Teil auf über 1 ha großen Flächen zur Durchführung gelangten, wurden in 83 Proz. aller Versuches» durch die Impfung Mehrerträge, in vielen Fällen von überraschender Höhe erzielt. So erreichte, um nur einige Beispiele anzuführen, geimpfte Serradella bei einem Versuche auf Granitverwitterungsboden bei Weiden in der Oberpfalz 1^/., m Höhe und ergab auf 1 a 400 kg grüne Masse, während die un geimpften Pflanzen nur 40 cm hoch wurden, stark verun-i» krauteten und nur 5 kg grüne Masse lieferten. Gelbe und blaue Lupinen brachten durch die Impfung Mehrerträge von 67 — 2411 Proz. (Vergl. hierzu Fig. 10.) Bei Leguminosen, die (wie P^rbsen, Bohnen, Wicken, Kleearten u. dgl.) schon seit sehr langer Zeit in Süddeutschland gebaut werden, konnten naturgemäß durch die Impfung solche Steigerungen des 45 Ertrages nicht mehr erzielt w^erden. da ja auch die ungeimpft bleibenden Pflanzen Knöllchen bilden und infolgedessen gut gedeihen. Immerhin ließ sich in den meisten Fällen auch bei solchen Hülsenfrüchtlern noch eine beträchtliche Erhöhung des Ertrages erreichen, was am schlagendsten beweist, daß die Impfung auch da, wo der Boden bereits knöllchen- 50 bildende Bakterien enthält, noch von wirtschaftlicher Bedeutung ist, sobald man Bakterien mit künstlich gesteigerter Wirksamkeit einführt. Durch diese Versuchsergebnisse, über welche Hiltner (6) in einer — 58 — ■besonderen Broschüre berichtete, dürften die verschiedenen Einwände, die gegen die Anwendung der Bodenimpfung im allgemeinen von ver- schiedenen Forschern geltend gemacht wurden, ein für allemal widerlegt sein. Die Mißerfolge mit dem früheren Nitragin haben nämlich vielfach — 59 — Veranlassung zu dem Urteil gegeben, daß die Bodenimpfung, gleichgültig ob zu derselben Naturimpferde oder Reinkulturen verwendet würden, nur in seltenen Fällen eine Wirkung äußern könne. Namentlich Maze suchte nachzuweisen, daß alle BiJden, die durch ihre chemische und physikalische Beschaffenheit den Knöllchenbakterien die Möglichkeit zur 5 Ausiedlung und Entwicklung bieten, diese Bakterien bereits in großer Menge enthielten, so daß für sie die Bodenimpfung bedeutungslos sei; gewähre aber ein Boden diese Möglichkeit nicht, so könnte auch durch eine Impfung nichts erreicht werden. A^'ohl selten ist eine rein theoretische Anschauung durch die Tatsachen gründlicher widerlegt worden als in 10 diesem Falle. Viele Versuche sind auch zur Entscheidung der Frage ausgeführt worden, ob Natiirimpferde oder Keiukultureu wirksamer seien. So- lange zu diesen Versuchen das frühere Xitragin zum Vergleich heran- gezogen wurde, fielen dieselben meist zu gunsten der Naturimpferde 15 aus. Aber schon im Jahre 1901 übertraf das Nitragin die Naturimpf- erde bei Versuchen auf dem Maibuscher Moor bei Bremen, die auf Ver- anlassung von HiLTNER von der Bremer Moor- Versuchsstation ausgeführt wurden, bei gelben Lupinen, Serradella. Inkarnatklee und Sojabohnen bedeutend, während bei blauen Lupinen Reinkulturen wie Naturimpferde 20 gleich gut wirkten, und spätere Versuche haben zur Genüge dargetan, daß die Naturimpferde zum mindesten in ihrer Wirkung dem Nitragin nicht überlegen ist. Bedenkt man nun, daß von der Naturimpferde recht erhebliche Mengen (nach Saleeld durchschnittlich 2500 kg auf 1 ha) verwendet werden müssen, daß die Beschaffung so großer Mengen 25 vielfach schwierig und kostspielig ist, und daß ferner nach wiederholten Beobachtungen durch Naturimpferde eine sehr starke Verunkrautung der geimpften Felder eintreten kann, so muß man zu dem Schluß kommen, daß die mit Leichtigkeit auf große Entfernungen, ja selbst in andere AVeltteile zu versendenden Reinkulturen entschieden den Vorzug verdienen. 30 Zur Zeit wird Nitragin für alle land- und forstwirtschaftlich wichtigen Leguminosenarten nur von der K. Agrikulturbotanischen An- stalt in München abgegeben und zwar in einfachen Reagensröhrchen, deren Inhalt zur Impfung einer Fläche von 25 a ausreichend ist. Die Kulturen behalten 6—8 Wochen ihre Wirksamkeit, wenn sie vor direktem 35 Sonnenlicht geschützt werden ; gegen zerstreutes Licht sind sie dagegen nicht empfindlich. In den letzten Jahren hat es nicht an Versuchen gefehlt, noch andere Impf verfaliren in die Praxis einzuführen. So machte Hartleb (2) für eine Impfmethode Propaganda, die im wesentlichen darin bestand, 4o daß die in Wasser vorgequellten Samen nicht mit Bakterien von festen Nährböden, sondern mit Bakteroiden. die sich in gewissen flüssigen Nähr- medien bilden, infiziert werden. Hiltner hat jedoch auf die Gefahr hingewiesen, die durch das Vorquellen von Leguminosensamen in Wasser dem Auflaufen drohen, und er konnte auch die theoretischen Voraus- 45 Setzungen Hartleb's, nach welchen Bakteroiden besser in die Wurzeln eindringen sollten, als unzutreffend erweisen. Wie es übrigens scheint, ist das HARTLEB'sche Verfahren nie in der Praxis erprobt worden. Remy (1), der bei einem Topfversuche feststellte, daß Pflanzen von blauen Lupinen, die mit zerriebener KnöUchenmasse geimpft worden waren, in der Ernte- 50 masse mehr als doppelt soviel Stickstoff' enthielten als solche, zu deren Impfung von ihm selbst gewonnene Reinkulturen zur Verwendung ge- langt waren, schloß daraus, die Reinkulturen verlören auf den künst- — 60 - liehen Nährböden sehr an Wirksamkeit, und er bemühte sich daher, ein Impfverfahren zu finden, das die unmittelbare Uebertragung der Knöllchen- bakterien ermöglichen sollte. Hiltner (4) konnte ihm aber entgegnen, daß die benutzte Reinkultur durchaus minderwertig war, und wie sehr 5 er damit Eecht hatte, geht aus einer neueren Veröifentlichung von SücHTiNG (1), dem Assistenten Remy's, hervor, der unbeabsichtigt zu- gesteht, daß zu Remy's Versuchen „avirulente" Lupinenbakterien ver- wendet wurden, die überhaupt nicht die Fähigkeit besaßen. Knöllchen zu bilden, und zwar nicht, weil sie durch die künstliche Kultur 10 avirulent geworden w^aren, sondern weil sie überhaupt nicht aus Knöllchen- bakterien bestanden. Im übrigen tun verschiedene Versuche, über die SücHTixG berichtet, zur Genüge dar, daß Knöllcheninfuse durchaus nicht wirksamer sind als Reinkulturen von echten, völlig angepaßten Knöllchen- bakterien. 15 § 12. Torkommen imd Bedeutung der WurzelknöUclieu bei yerscliiedeneii Nichtleguminosen. Nachdem die so überaus wichtige Rolle, w^elche die Wurzelknüllchen bei der Ernährung der Leguminosen spielen, erkannt war, erinnerte man sich daran, daß solche Wurzelanschwellungen auch bei vereinzelten 20 Nichtleguminosen vorkommen, und verschiedene Forscher begannen sich eifriger mit der Frage nach der physiologischen Bedeutung dieser Ivnöllchen und der Natur ihrer Erreger zu befassen. Längst 25 bekannt waren knöll- chenartige Wurzelan- schwellungen bei allen Alnus-Arten und bei den Elaeagnaceen. soBeunchoest (2) fand sie bei Myrica Gale. Schon Beijeeinck (1) wies darauf hin, daß er Wurzelknöllchen 35 auch bei MeJampijrnm pnäense und liJiinan- tJms major beobachtet habe, und Hiltnee (2) konnte solche bei ver- 4oschiedenen Scrophu- lariaceen und Labiaten nachweisen. Die Knöllchen der Erleu - Arten sind 45 mehrjährig und bilden, wobei sie schließlich verholzen , oft Kon- glomerate von der Größe kleiner Aepfel. 5o(Vergl. Fir/. 11.) Sie Fig. n. ^ym^ze\knmchen Yon Alnus glutlnosa. wurden 1866 von Wo- Nach t. Tubeup. — 61 — KONix (1) g-enauer beschrieben, der das innere Zellgewebe derselben von farblosen, knoeligen. dicht beisammen liegenden Bläschen erfüllt fand, welche die terminalen oder interkalaren Ansschwellungen dünner Fäden bildeten. Er bezeichnete den Pilz, um den es sich hier offenbar han- delte, dessen verwandtschaftliche Beziehungen zu anderen Pilzgattungen 5 aber nicht festgestellt werden konnten, als Sckinsia Alni. In der Folge- zeit haben sich mit dem interessanten Organismus besonders H. Möller, BuuxcHORST und A. B. Frank beschäftigt. ]\Iöller (1 u. 2) hielt ihn zuerst für eine PhsniodiopJiora-Art, also für einen Schleimpilz, bestätigte aber später die Angaben von Brunchorst, welcher seinerseits den Befund 10 von WoRoxiK als richtig erkannte und wesentlich erweiterte. Insbesondere gelang es Brunchorst (2), nachzuweisen, daß die bereits von Woronin be- schriebenen bläschenartigen Gebilde Sporangien des Pilzes darstellen, indem sich ihr Inhalt in einer bestimmten Entwicklungsperiode durch allmählich entstehende sich rechtwinklig schneidende Wände in eineis große Zahl kleiner, eckiger Gebilde teilt, die sich abrunden und Sporen darstellen. Das Schicksal dieser Sporen hat Möller weiter ver- folgt. Er stellte fest, daß die Sporangien wand in der Regel am oberen Ende zerreißt und die Sporen austreten läßt. An besonders klarem und gut gefärbtem Material sah Möller, daß die Sporen gekeimt und 20 einen kleinen Keimschlauch entwickelt hatten. Während Brunchorst die feinen Mycelfäden des Pilzes deutlich septiert fand, konnte Möller niemals Scheidewände beobachten und er bezeichnete deshalb den Pilz als einen einzelligen H^'phomjTeten. Ueber die systematische Stellung dieses Organismus können auch 25 Möller und Brunchorst nichts sicheres angeben. Ihnen zufolge steht er zusammen mit einigen ähnlichen Arten im System der Pilze ganz isoliert ; denn ihn wegen seiner Sporangien zu den Mucoraceen zu stellen, wie dies Saccardo in seinem berühmten Pilzwerk getan, erscheint aus verschiedenen Gründen doch wohl nicht angängig. Da man früher unter 30 dem Namen ScMnma bestimmte Mycelien ohne Frucht- oder Gonidien- Bildung zusammenzufassen pflegte, so hielt es Brunchorst wegen der hier vorhandenen Sporangien für angezeigt, den Erlenpilz von dieser Sammelgattung zu trennen und ihn als FranJäa subfilis zu bezeichnen. Frank (3), dem zu Ehren demnach gegenwärtig der Knöllchen-35 bewohner der Erlen benannt wird, vermochte die Anschauungen von Brunchorst und Möller über die Sporangiennatur der bereits mehr- fach genannten Anschwellungen des Pilzes nicht zu teilen. Nachdem er ihnen längere Zeit hindurch überhaupt jegliche Pilznatur ab- gesprochen und sie ebenso wie die Bakteroiden der Leguminosen- 40 knöllchen als von der Pflanze selbst gebildete „Protoplasmamassen schwammartiger Struktur" bezeichnet, schließlich aber nach der Yeröffentlichung Möller's durch erneute Untersuchung seinen Irrtum erkannt hatte, erklärte er es für nicht angängig, die besagten Auf- blähungen der Erlenpilzfäden als Sporangien, also als normale Fruktifi-45 kationen, zu deuten. „Die aus Eiweiß bestehenden Portionen", meint er, „welche in ihnen (den Sporangien) eingeschlossen sind, haben nur äußerlich eine entfernte Aehnlichkeit mit Sporen. Ihre sehr wechselnde, unregelmäßige Gestalt und vor allem der Umstand, daß sie zuletzt resor- biert werden, verbietet jeglichen Vergleich mit Sporen. Im Gegenteil 50 sind die blasentörmigen Aufblähungen gestaltlich wie stofflich auf- fallend ähnlich und vollständig analog den aufgeblähten, mit Eiweiß er- füllten, keulen- oder kopfförmigen Bakteroidenformen bei den Legumi- — 62 — nosen. Mit den übrigen hier besprochenen Symbiose-Pilzen teilt auch derjenige der Erle den Verlust der selbständigen Entwicklungsfähigkeit, der mit seiner Degeneration in dem fremden Protoplasma verbunden ist. Viele künstliche Kulturen mit ganz reinen Präparaten in Hängetropfen .vergaben meinerseits völliges Unverändertbleiben der Pilzkörper; auch beleben sich die Kulturen überhaupt nicht, wenn nicht, was manchmal geschieht, Bakterien auftreten. Ich kann also das, was man FranUa subtüis genannt hat, auch jetzt noch niclit für einen Pilz, sondern nur für etwas von pilzlicher Abkunft, für ein im Stoffw^echsel einer anderen 10 Pflanze degeneriertes, gewissermaßen zum Bestandteil der letzteren ge- wordenes und somit zugrunde gegangenes Lebewesen halten". Dieser Deutung Frank's ist Hiltner (1) durch den Nachweis ent- gegengetreten, daß durch Impfung junger Erlenwurzeln mit zerriebener Knöllchenmasse stets Knöllchen entstehen, mithin der in den Knöllchen 15 enthaltene Organismus durchaus kein zugrunde gegangenes Lebewesen darstellt. Nach Hiltner dringt auch der Erlenorganismus in das Innere der Wurzeln durch die Haare ein, die sich dabei ganz eigentümlich ver- krümmen. Ohne Zweifel übt dabei der Organismus zunächst eine (w^enn auch geringe) nachteilige Wirkung auf die Erlenpflanzen aus. Von be- 20 sonderem Interesse ist, daß der Organismus einen jedenfalls enzymatischen Stoff ausscheidet, durch welchen die sämtlichen Wurzelhaare Ver- krümmungen erleiden. Franlia snhiilis ist nach Hiltner kein einzelliger Hyphomycet sondern ein bakterienartiger Organismus, dessen feine Fäden innerhalb der Knöllchen sehr leicht in stäbchenartige Glieder zerfallen. 25 Eine ganz ähnliche Deutung der Natur des Erlenorganismus hat in jüngster Zeit auch Shibata (1) gegeben. Die Reinzüchtung des eigentüm- lichen Organismus, der durch seine Fähigkeit, Sporangien ausbilden zu können, ein Zwischenglied zwischen Bakterien und Pilzen darstellt und in vielen Beziehungen den Knöllchenbakterien der Leguminosen ver- sow^andt erscheint, ist noch niclit mit Sicherheit gelungen. Uebrigens leugnet auch Shibata die Sporangiumnatur der Bläschen. Auf die Fähigkeit von Erlen {Alnns glutinosa)-Füa,nzeTi, mit Hilfe ihrer Wurzelknöllchen Stickstoff sammelu zu können, haben zuerst Nobbe und Hiltner (2 ) hingewiesen, ohne aber zunächst Bew^eismaterial 35 hierfür zu erbringen. Auch E. Dinger (1), der sich mit dieser Frage beschäftigte, konnte diese Fähigkeit nur w^ahrscheinlich machen. Einen endgültigen Bew^eis erbrachte Hiltner (1), demzufolge der Erle sogar in sehr hohem Maße das Vermögen zukommt, den freien Stickstoff der Luft zu verwerten. Setzt man z. B. junge, in Erde herangewachsene 40 Erlenpflänzchen in stickstoffreien Sand um, so beginnen jene, die keine Knöllchen besitzen oder von deren W^urzeln man die Knöllchen entfernt hat, nach wenigen Tagen zu vergilben, die noch zur Entfaltung ge- langenden Blätter werden immer kleiner, und schließlich stellen die Pflanzen ihren Zuw^achs ganz ein. Knöllchenbesitzende Erlenpflänzchen 45 dagegen wachsen in stickstoffreiem Sande normal weiter. Von be- sonderem Interesse ist, daß die Erlenknöllchen im Gegensatz zu den Leguminosenknöllchen auch unter Wasser ihre volle Wirksamkeit ent- falten. Nobbe und Hiltner haben in stickstoffreien Nährlösungen 4 — 5jährige Erlen gezogen, die schließlich eine Höhe von IV2 m er- 50 reichten, während unter sonst gleichen Umständen knöllchenfreie Pflanzen nicht über 5 cm hoch wurden. W^enn neuerdings A. Möller (2) angibt, es wäre der Versuch, das Stickstoffsammlungsvermögen für knöllchen- besitzende Nichtleguminosen nachzuweisen, bisher nicht in einem einzigen 63 Falle mit ähnlicher Sicherheit i^eglückt wie für die Legurainosen. so dürfte ein Blick anf Fiii. 12 das Geg-enteil lehren. Zu derselben ist zu bemerken, daß die in der Mitte stehende ungeimpfte Pflanze nicht einmal so hoch ge- worden wäre, wenn 5 sie nicht spontan von Zeit zu Zeit einige kleine Knöll- chen entwickelt hätte, die man im- 10 mer wieder ent- fernte . wodurch stets sofort der be- ginnenden Ergrün- ung ein Vergilben 15 der Blätter folgte. Auch für Elae- agnus angusfifolius (die Oelweide) ha- ben XoBBE und 20 HiLTNER den Nach- weis erbracht, daß diese Pflanzen art durch den Besitz von Knöllchen ohne 25 Bodenstickstoff zu gedeihen vermag. Der die Elaeagnus- Knöllchen er- zeugende Organis- 30 mus ist, wie schon Brunchoest fand, dem Erreger der Erlenknöllchen überaus ähnlich, scheint aber eine andere Art darzustellen. Frank hat, wie schon in § 7 hervorgehoben wurde, längere Zeit 35 auch in betreff der geformten Gebilde in den Erlen- und Elaeagnaceen- Knöllchen an der Meinung festgehalten, daß sie überhaupt keine fremden Organismen, sondern Inhaltsbestandteile der Pflanzen darstellten. Erst später gab er dann die eingangs dieses Paragraphen erwähnte Deutung, nach welcher der von außen in die Wurzeln eindringende pilzartige 40 Organismus von den Wurzelzellen verdaut würde. Neuerdings hat sich Shibata (1) auf Grund sehr eingehender anatomischer Studien dieser Meinung angeschlossen. Er betrachtet diese Knöllchen als endotrophe Mykorrhizen (vgl. § 13) und sucht nachzuweisen, daß bei allen endo- trophen Mj'korrhizen das Schicksal der Pilze (oder Bakterien) die« Resorption durch die Wirtspflanze sei. In einer Entgegnung von HiLTNER (5) wird aber der Nachweis geführt, daß eine solche Resorption genau wie innerhalb der Leguminosenknöllchen nur erfolgt, sobald die Pflanzen ausreichend durch Bodenstickstofl" ernährt werden. In diesem Falle sind die Knöllchen für die Ernährung der Pflanzen bedeutungslos, so Sobald aber die Wirtspflanzen nach Stickstoff hungern, sind sie nicht imstande, den Knöllchenorganismus zu resorbieren; dann aber zwingen Fifj. 1'?. Ahius gluünosa in stickstoffreier Nährlösung g-ezogen. Eandpflanzen mit Knöllchen, die mittlere Pflanze knöUchenfrei. — 64 — sie denselben in ihren Dienst, indem sie fortgesetzt dessen Stoifwechsel- produkte zu ihrer Ernährung verwenden. Auch sonst zeigen die Knöllclienverhältnisse bei Erlen und Elaea- gnaceen vielfache Analogien mit jenen der Leguminosen. So konnte öHiLTNER nachweisen, daß die Knöllchenbildung bei Erlen in Nährlösungen vollständig unterdrückt wird, sobald man denselben Salpeter, wenn auch nur in ganz geringen Mengen, zusetzt. Auf die wirtschaftliche Bedeutung des Stickstoffsammlungsvermögen der Erlen und Elaeagnaceen ist bisher noch wenig hingewiesen worden. 10 Man darf aber nicht übersehen, daß die Erlen einen wichtigen Bestand- teil der Flora jener Flächen bilden, die sich in Grünlandsmoore um- wandelten, und daß demnach jedenfalls ein nicht unerheblicher Teil des in diesen Mooren angesammelten Stickstoffs durch knöllchenbesitzende Erlenpflanzen der Luft entnommen wurde. Was die Elaeagnaceen an- 15 belangt, so sei nur erwähnt, daß H'ip2)0])hae auf den stickstoffarmen Sanddünen heimisch ist, und es wäre wohl nicht unmöglich, daß man diese Pflanzenart dort bei planmäßiger Anzucht zur ßodenverbesseruug und auch zur Bodenbefestigung benützen könnte. Aus der Schweiz liegt übrigens die Beobachtung vor, daß Weißerlen das Wachstum neben ihnen 20 stehender Koniferen u. dgl. günstig beeinflussen. In den Knöllchen von Myrica Gcde lebt nach Shibata (1) ein Pilz, der keulige Anschwellungen bildet und deshalb zu Acfinomtjces zu stellen ist. Eigentümliche Knöllchen mit dichotomen Verzweigungen kommen 25 auch bei den Cycadeen und zwar wie es scheint bei allen Arten vor. Sie unterscheiden sich dadurch auffallend von den bisher besprochenen Knöllchen, daß in ihnen eine zu Nosfoc oder Anahaena gehörige Alge lebt, die in üppiger Entwicklung eine bestimmte Kindeuschicht erfüllt. Bruno HOEST (2) nimmt an, daß diese Knöllchen nicht durch die Algen 30 erzeugt werden, weil er sehr oft junge Knöllchen fand, die keine Algen enthielten; dagegen hat er wiederholt einen Pilz in den Cycadeen- knöllchen wahrgenommen, in dem er den Erreger vermutet. Der ameri- kanische Forscher Schneider hat außerdem in solchen Knöllchen mehrere Bakterienarten nachweisen können. Tatsächlich unterliegt es wohl 35 keinem Zweifel, daß die Algen doch bei der Entstehung der Cjxadeen- knöllchen die Hauptrolle spielen ; denn in den algenfreien Knöllchen, die man oft an Cycadeenwurzeln findet, fehlt die Alge sicherlich nur des- wegen, weil sie von den Wurzelzellen resorbiert worden ist. üeber die Bedeutung der Cycadeenknöllchen liegen noch keine be- 40 stimmten Angaben vor. Bemerkenswert ist jedenfalls, daß sie die Neigung haben, über die Oberfläche der Erde liervorzubrechen, so daß sie oft die Erde in Cycadeen kübeln vollständig überdecken. Die Gärtner geben an, man dürfe diese Knöllchen nicht entfernen, weil die Pflanzen durch sie atmeten. Man geht aber wohl in der Annahme nicht fehl, 45 daß sie auch mit der Stickstoffernährung der Pflanzen in Zusammenhang stehen. * § 13. Die Mykorrliiza. Schon vor Mitte des vorigen Jahrhunderts wurden in den Wurzeln und Rhizomen verschiedener Orchideen eigentümliche Pilzmycelien ge- öofunden, mit deren Studium sich später zahlreiche Forscher beschäftigten. — 65 — Nähere Angaben hierüber finden sich bei Wahrlich (1), der über die Orchideenwurzelpilze im Jahre 1886 eine ausführliche Arbeit verijtfent- lichte. Im Jahre 1880 beschrieb dann Reess (1) eine Verpilzung von Coniferen, namentlich Kiefernwurzeln, durch Elapliomyces , und Kamienski (1), der die Verpilzung- der Wurzeln der chlorophjilosen 5 Monoiropa Jujpopitijs konstastierte, hat für diese Pflanze den Gedanken einer Symbiose zwischen Pilz und \Yurzel behufs NahrungszufulH- aus- gesprochen. Fkank (1), dem das Verdienst gebührt, zuerst die allgemeine Auf- merksamkeit auf das häufige Vorkommen verpilzter Wurzeln gelenkt zu 10 haben, und der für dieselben den jetzt allgemein gebräuchlichen Namen Mykorrhiza einführte, unterscheidet ectotrophe Mykorrhizen, bei denen die Wurzeln von einem zusammenhängenden, sie nach außen hin ab- schließenden Pilzmantel umgeben sind, dessen einzelne Hyphen nur in die oberflächlichen Schichten der Wurzeln eindringen, und eudotrophe 15 Mykorrhizen, bei denen sich die Mycelien im Innern der Wurzeln, und zwar meist in ganz bestimmten Schichten derselben, vorfinden. Ectotrophe Mykorrhizen besitzen nach Feaxk fast alle Coniferen und Cupuliferen, endotrophe kommen bei Orchideen (vergl. Fig. 13), Ericaceen und anderen Pflanzenfamilien vor. v. Tubeuf (1) hat 20 aber später den Nachweis geführt, daß sich endo- trophe Mykorrhizen auch bei verschiedenen Coni- feren vorfinden. Schlicht (1), dem Schüler Fkank's, gelang es, nachzuw^eisen, daß der My-25 korrhiza eine noch viel wei- tere Verbreitung zukommt, als selbst Fbank angenom- men hatte, und Jaxse (1) hat den gleichen Nachweis 30 auch für die Flora der westjavanischen Bergwäl- der geführt. Nach Stahl (1), der im Jahre 1900 eine zusammenfassende Ueber- 35 sieht über das Vorkommen der Mykorrhizabildung gab, fehlt sie nur allen submersen und schwimmenden Wasser- gewächsen und einzelnen 4o artenreichen Familien (Cy- peraceen, Cruciferen, Pol.y- podiaceen u. a.). während sie bei der Mehrzahl der höheren Pflanzen entweder 45 ganz regelmäßig oder we- nigstens gelegentlich vor- kommt. Bezüglich der Artzuge- hörigkeit der mykorrhiza- 50 ,..,,, . , „ bildenden Pilze lassen die und I rechts) Coralliorrhiza innata Br. mit Mykorrhizen. -DeoDacntungen last aller Nach V. TüBEüF. Forscher schließen, daß wohl LAFAR, Haiulljucli der Technischen Mykolopie. Bd. HI. 5 Fig. 13. yeottia Xidufi avis Eich. — 66 — sehr viele Pilzarten mit den Wurzeln höherer Pflanzen in Symbiose treten können ; dagegen scheint es ziemlich sicher, daß mindestens die endotrophen Mykorrhizen der einzelnen Pflanzenarten meist durch den- selben Pilz veranlaßt werden. Außer verschiedenen Waldschwämmen 5 wurden namentlich Nectriaceen in Mykorrhizen gefunden, und neuer- dings hat es A. Möller (2) wahrscheinlich gemacht, daß bei Kiefern eine Mucorart die Verpilzung der Wurzeln veranlaßt. Bei der überaus großen Verbreitung der Mykorrhiza ist von vorn- herein anzunehmen, daß sie im Leben der Pflanzen eine wichtige Eolle 10 spielt; doch ist bisher eine befriedigende Lösung der Frage, worin ihre Bedeutung eigentlich liegt, mit voller Sicherheit noch nicht gefunden. An dieser Stelle haben wir uns übrigens nicht mit dem Problem im allgemeinen zu befassen, sondern lediglich die Frage zu erörtern, ob durch das Zusammenleben von Pilzen mit Wurzeln höherer Pflanzen 15 etwa in ähnlicher Weise wie durch die W^echselbeziehungen zwischen Knöllchenbakterien und Wirtspflanzen eine Bindung des freien Luft- stickstoffs erfolgen kann. Dabei wird es allerdings nicht zu umgehen sein, mindestens in Kürze zu schildern, welche Anschauungen über die Bedeutung der Mykorrhiza bisher zutage getreten sind und worauf sich 20 diese gründen. Darüber, daß echte Mykorrhizen den sie tragenden Pflanzen nicht schädlich, sondern eher nützlich sind, besteht zur Zeit ziemliche Ueber- einstimmung. Frank vertrat zunächst die Anschauung, daß für gewisse Pflanzenarten Mykorrhizen durchaus unentbehrlich seien und zAvar da- 25 durch, daß die Pilze die gesamte Zufuhr von Wasser- und Bodennähr- stoffen besorgten. Ein besonderes Gewicht legte er dabei auch auf die durch die Pilze vermittelte Nutzbarmachung der organischen Humus- bestandteile. Eine Stütze für seine Theorie der Humusausnützung fand er nicht nur in der Tatsache, daß ^lonotropa und andere chlorophyll- 30 freie oder chlorophyllarme Phanerogamen sich allem Anscheine nach ihren Kohlenstoffbedarf durch Wurzelpilze decken, sondern auch in dem Ergebnis einiger Experimente mit Buchen und Kiefern, die in sterili- siertem Boden, wo sie nicht imstande waren. Mykorrhizen zu bilden, allmählich zugrunde gingen. Dabei ließ er aber unberücksichtigt, daß 35 tatsächlich gut gedeihende Kiefern und Buchen nicht bloß in der freien Natur sehr oft ohne Mykorrhiza vorkommen, und daß diese Pflanzen auch schon wiederholt in künstlichen, durchaus humusfreien Medien zu normaler Entwicklung gebracht w^irden. Das Nichtgedeihen von Buchen und Kiefern in sterilisiertem Boden ist zudem sicherlich mehr darin be- 40 gründet, daß sich in humusreichen Böden durch das Sterilisieren für das Wachstum der Pflanzen schädliche Produkte bilden, wie Tharander Versuche ergeben haben, über die Richter (1) eingehende Angaben ge- macht hat. Neuerdings hat außerdem A. Möller (2) dargetau, daß im Ebersw^alder Forst die Kiefern Mykorrhizen nicht in den humusreichen 45 Schichten, sondern im Gegenteil in einer fast humusfreien Sandschichte ausbilden und P. E. Müller konnte auf den jütländischen Heiden das Vorkommen von Mykorrhizen auf Böden nachweisen, die überhaupt gänzlich frei von Humus sind. Immerhin dürfte mindestens für die ectotrophe Mykorrhiza in vielen Fällen die FRANic'sche Anschauung von 50 der Bedeutung des Waldhumus für die Ernährung mykorrhizatragender Pflanzen nicht von der Hand zu weisen sein. Für die endotrophen Mykorrhizen, bei denen die Pilzmycelien viel- fach überhaupt jeder Verbindung mit dem die Wurzel umgebenden — 67 — Medium ermang-ehi, läßt allerdings Feakk's Annahme völlig' im Stich, und er selbst hat denn auch später die Bedeutung* der endotrophen Mykorrhizen darin gesucht, daß in diesen Fällen die Pilze ihre Eiweiß- stoflfe an die sie beherbergenden Pflanzen abgeben. Er bezeichnete die endotrophen IVIykorrhizen geradezu als Pilzfallen und die sie führenden 5 Gewächse als pilzverdauende Pflanzen, die den insectivoren Pflanzen an die Seite zu stellen seien. In der Tat haben verschiedene Forscher, namentlich Magxus (1) und neuerdings Shibata (1) beobachten können, daß in den endotrophen ]Mykorrhizen die Pilziäden allmählich resorbiert werden, und Shibata 10 konnte auch in den mit Pilzfäden erfüllten ^^'urzelzellen verschiedener Pflanzenarten ein proteolytisches Enzym nachweisen. Zu einer wesentlich anderen Auffassung ist Stahl (1) gelangt. Jahrelange Beobachtungen haben ihn zur Aufstellung der Hypothese geführt, daß die Mykorrhizenbildung höchst wahrscheinlich mit der er- 15 schwerten Nährsalzgewinnung in irgend einem näheren Zusammenhang- Stehen müsse. Er findet, daß alle mykorrhizenfreien Pflanzen ihren Be- darf an Nährsalzen dadurch decken können, daß sie auf eine reichliche Wasserdurchströmung eingerichtet sind, während umgekehrt obligate Mykorrhizenpflanzen eine geringe Transpiration zeigen und deshalb zur 20 Deckung ihres Bedarfs an Nährsalzen darauf angewiesen sind, sich die Bodenpilze nutzbar zu machen, die sonst für sich allein gerade in dieser Eichtung ihre stärksten Konkurrenten sind. Die STAHL'sche Anschauung über den Sinn der Mykorrhizenbildung hat jedoch im allgemeinen wenig Anklang gefunden, obgleich sie an 25 sich gewiß sehr der Beachtung wert ist. Namentlich v. Tubeüf (2) konnte verschiedene Beobachtungen anführen, die der Theorie Stahl's nicht günstig sind, und überdies hielt Stahl die ectotrophe und endo- trophe Mykorrhiza nicht genügend auseinander. Für erstere muß nach Avie vor die Frage nach ihrer Bedeutung noch als ungelöst betrachtet 30 werden; dagegen dürfte es für die endotrophe Mykorrhiza im hohen Grade w^ahrscheinlich sein, daß durch sie eine Bindung des freien atmosphärischen Stickstoffs erfolgt. Diese Anschauung suchte bereits Janse (1) zu begründen, ohne daß ihm dies allerdings wirklich gelungen wäre. NoBBE und Hiltner (3) haben dann nachgewiesen, daß Poch- 3b carpns chinensis, deren Seitenwurzeln durch einen das Innere der Wurzeln durchziehenden, scheidewandlosen und eigentümliche Sporangien bildenden Pilz fast stets zu knöllchenartigen Gebilden verkürzt sind, jahrelang in völlig stickstoffreiem Quarzsande normal gedeiht und alljährlich neuen Zuwachs zeigt. Spricht schon diese Fähigkeit von Podocarpus, ohne 40 Bodenstickstoff leben zu können, sehr für die Wahrscheinlichkeit, daß sich diese Pflanzenart durch ihre endotrophe Mj'korrhiza den freien Stickstotf der Luft nutzbar machen kann, so konnte Hiltnee (5) später noch weitere Tatsachen mitteilen, die kaum noch einen Zweifel hierüber lassen. Er fand nämlich, daß der Wurzelpilz von Podocarpuspflanzen, ^5 die 5 Jahre lang in stickstoffreiem Sande wuchsen, nach diesem langen Zeitraum eine besonders üppige Entwicklung zeigte und die Zellen der Seitenwurzeln so vollständig erfüllte, wie man es bei in Erde wachsenden Podocarpuspflanzen niemals findet. Wie er Shibata gegenüber hervor- hob, der gerade auch in PodocarpusknöUchen die Eesorption des Pilzes so durch die Wirtspflanzen beobachtet hat. liegen hier die Verhältnisse ge- nau so wie bei Erlen, Elaeagnaceen und Leguminosen, d. h. es erfolgt tatsächlich eine Eesorption der in die AVurzeln eindringenden Organismen, — 68 — solange die Pflanzen ausreichend mit Boden stickstoflf ernährt werden. Sobald aber dieser letztere fehlt oder nach einer gewissen Zeit den Pflanzen nicht mehr zur Verfügung- steht, stellt sich ein Gleichgewichts- zustand zwischen den Wirtspflanzen und den Bakterien bzw. Pilzen ein. 5 Es werden nun nicht mehr diese selbst resorbiert, sondern nur gewisse plasmatische Teile, die sie fortgesetzt durch Stickstoftassimilatiou bilden. Die Stickstofl'assimilation selbst wird dabei durch die einseitige Er- nährung der Organismen mit Kohlenhydraten veranlaßt. Tatsächlich konnte Hiltner an den Pilzfäden, die innerhalb tätiger Podocarpus- loknöllchen lebten, Plasmaausscheidungen wahrnehmen, die auffallend an jene der Bakteroiden erinnerten. Eine sehr wesentliche Stütze hat die Anschauung, daß mindestens endotrophe Mykorrhizen stickstoffsammelnd wirken können, neuerdings durch überaus interessante Beobachtungen erfahren, welche der dänische 15 Forstmeister P. E. MIillek (1) auf den alten jütländischen Heideflächen machen konnte. Auf diesen gelingt es nämlich nicht oder nur überaus schwierig, die Fichte zu normaler Entwicklung zu bringen. Wohl kann sie 10, selbst 20 Jahre lang Zuwachs zeigen, schließlich aber geht sie unter Erscheinungen des Stickstoffhungers zugrunde. Dagegen ent- 20 wickelt sich die Bergkiefer (Firnis moniana) auf den gleichen Flächen sehr üppig. Dies wäre mm an sich nichts Auffallendes; im höchsten Grade auffallend aber ist die Tatsache, daß auch die Fichte auf diesen Flächen gedeiht, sobald sie zusammen mit der Bergkiefer wächst. Die Bergkiefer wirkt, wie die dortigen Forstleute sich ausdrücken, für die 25 Fichte als Amme, gerade so wie knöllchenbesitzende Waldpflanzen, wie Robinien, Besenginster, Erlen und ebenso ausdauernde Lupinen und andere Leguminosen das Wachstum neben ihnen stehender Fichten oder anderer Koniferen außerordentlich begünstigen. Müller hat nun ge- funden, daß die Bergkiefer im Gegensatz zur Fichte nicht nur eine 30 ectotrophe, sondern auch eine endotrophe Mj^korrhiza ausbildet, die sich von ersterer ziemlich scharf durch dichotome Verzweigungen unter- scheidet, wie sie für Erlen und die meisten Leguminosenknöllchen cha- rakteristisch sind. Unter genauester AMirdigung aller denkbaren Möglich- keiten, welche diese günstige Beeinflussung der Fichten durch neben 35 ihnen wachsende Bergkiefern bedingen können, gelangte Müller zu dem Schluß, es bleibe keine andere Erklärung als die, daß die Bergkiefer mit Hilfe ihrer endotrophen Mykorrhiza Stickstoff" sammle und daß ein Teil dieses Stickstoffs auch der Fichte zugute komme. Daraus würde also hervorgehen, daß die ectotrophe Mykorrhiza, 40 mindestens jene der Fichte, nicht imstande ist, den Luftstickstoff' zu ver- weiten. Ob dieser Schluß aber zwingend ist, bleibt immerhin fi-aglich; denn auffallenderweise entwickeln sich nach den Angaben von Müller die Fichten auf den in Betracht kommenden Flächen durchaus normal weiter, sobald es durch entsprechende Kulturmaßnahmen gelingt, sie über 45 das gefährliche Stadium hinweg bis zum Bestandsschluß zu bringen. Es scheint nicht ausgeschlossen, daß nach erfolgtem Bestandsschluß auch die ectotrophe Mykorrhiza unter den veränderten Bodenverhältnissen nach einer anderen Richtung tätig wird. Fehlt es somit nicht an direkten Beobachtungen, die es im hohen 50 Grade wahrscheinlich machen, daß mindestens die endotrophen Mykorrhizen ebenso wie die Knöllchen der Leguminosen, der Erlen und der Elaeagna- ceen den sie tragenden Pflanzen die Fähigkeit verleihen, den freien atmosphärischen Stickstoff' verwerten zu können, so drängen zu dieser — 69 — Annahme auch die eig-entümlichen Standortsverhältnisse der meisten oblig'aten ]\ryk;orrhizai)flanzen, und schließlich wird immer wieder darauf hinzuweisen sein, daß ohne Vorhandensein einer solchen Fähig-keit es unerklärlich bleibt, wodui'ch beispielsweise ein auf dürftigem Sandboden herangewachsener Hochwald von Kiefern seinen überaus großen Stick- 5 stolfbedarf deckt. Es wäre aber sicherlich verfehlt, wollte man die Bedeutung der Mykorrhiza nur in dieser einen Richtung suchen. AVie die Knöllchen der mehrjährigen Leguminosen und Erlen z. B. während des Winters sicher auch als Speicherorgane dienen und die Pflanzen zugleich vor 10 dem Auswintern schützen, so muß angenommen werden, daß auch die Bedeutung der Mj'korrhizenbildung eine recht vielseitige ist. Die FßANK'sche Lehre von der Ernährung der mykorrhizatragenden Wald- und Moorpflanzen durch Humus, und die SxAHL'sche Deutung der Mykorrhizen als nährsalzvermittelnde Organe dürften sich in der Folge- 15 zeit trotzdem als richtig erweisen, und ebenso ist es nicht unmöglich, daß die die Wurzel umkleidenden Pilze als Schutzorganismen Avirken, ähnlich wie dies Hilt>;er und STtaoiER für die von ihnen nachgewiesene Bakteriorrhiza der Leguminosen und anderer Pflanzen annehmen. An dieser Stelle sei schließlich noch erwähnt, daß nach Hiltxee2o möglicherweise in manchen Fällen auch durch Pilzmycelien, die in ober- irdischen Pflanzenorganen leben, eine Stickstoff"assimilation durch das Zusammenwirken mit der Wirtspflanze zustande kommen kann. Hiltner konnte dies jedenfalls für jenen eigentümlichen Pilz, der in den Geweben und namentlich auch in den Samen von Lolium temHicniiim vorkommt, 25 wahrscheinlich machen. Dieser Pilz, der anscheinend zu der Giftigkeit des Taumellolchs in ursächlicher Beziehung steht, übt jedenfalls auf die Wirtspflanze einen lördernden Einfluß aus, was bei seinem endophytischen Charakter nur erklärlich bleibt, wenn er nicht ausschließlich auf Kosten der Pflanze lebt. 30 Literatur zum Kapitel Die BinduDg von freiem Stickstoff durch das Zi;sammeuwirkeii von Schizomyceten und von Eumyceten mit höheren Pflanzen. *Ael)y, J. H.. (1) Laudw. Versuchsstationen, 189B, Bd. 46, S. 409. =■■= Atwater, (1) Eef. Biedermanns Centralbl., 1885, Bd. 14, S. 382. *Baeßler, R, (1) Bericht der Versuchsstat. Kösliu für 1896. Ref. Biedermanns Centralbl., 1898, Bd. 27, S. 306. =- Benecke, F.. (1) Centralbl. f. Bakt.. 1887, Bd. 1, S. 635. *Beijeriiick. M. W., (1) Bot. Ztg.. 1888. Bd. 46, S. 725. — (2) Ebenda. 1890. Bd. 48, S. 837. — (3) Centralbl. f. Bakt., 1892, Bd. 12, S. 687. — i4) Ebenda, 1894, Bd. 15, S. 728. *Bouquet, R., (1) .Tourn. de Tagric. prat.. 1888, Bd. 1. S. 710. * Boussingault, (1) AgTonomie etc., 1860, Bd. 1. *Bruüchorst, .!., (1) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges.. 1885, Bd. 3, S. 241. — (2) Unters, aus dem Bot. Instit. Tübingen. Dissert. 1886, S. 151. *Buhlert, H., (1) Centralbl. f. Bakt, 1902, 2. Abt. Bd. U S. 148. *C'audolle, Aug. P. de, (1) Memoires sur la famille des Legnmineuses. Paris 1825. S. 22. * Cornu, M., (1) Etndes sur le PhyUoxera, Paris 1878, S. 159. * Dinner, R., (1) Tijdschrift v. Landbowkunde, Bd. 3, S. 167. *Erikssou, J., (1) Acta Univ. Lnnd., 1873J bez. Akademisk Afhandlinger Lund, 1874. *Fernii, Cl.. und Biiscagiioni, Centralbl. f. Bakteriol., 2. Abt.. 1899, Bd. 5, S. 24. *Frauk, A. B., (1) Bot. Ztg., 1879, Bd. 37. S. 832. — (2) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1885, Bd. 3. — (3) Ebenda, 1891. Bd. 9, S. 244. — (4) Landw. Jahrbücher, 1890. Bd. 19, S. 544. ~ (5) Ebenda. 1892, Bd. 21, S. 1. — (6) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1892, Bd. 10, S. 170 u. 39U. Ref. Centralbl. f. Bakt, 1892, Bd. 12, S. 271. — (7) Landw. Versuchsstationen, 1899. Bd. 51, S. 441. ^fiain, (1) Rev. generale de bo- tanique. 1895, Bd. 7. * (Tonnermaun, R., (1) Landw. Jahrbücher, 1894, Bd. 23, S. 648. * Hartleb, R., (1) Chem.-Ztg., 1900, Bd. 24, S. 887. * Hellriegel, H., (1) Zeitschr. d. Ver. f. die Rübenzuckerind. d. Deutsch. Reichs, 1886. S. 863, Ref. Centralbl. f. Bakt, 1887. Bd. 1. S. 133. * Hellriegel, H.. und Wilfartli, H., (1) Beilageheft z. d. Zeitschr. d. — 70 — Ver. f. d. Rübenzuckeriud., 1888, Nov. *Hiltner, L., (1) Landvv. Versuchsstationen, 1895, Bd. 46, S. 153 u. Forstl. naturw. Zeitschr., 1898, H. 12. — (2) Arbeiten aus d. Biol. Abt. d. K. Gesundheitsamtes, 1900, Bd. 1, S. 177. — (3) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1900, Bd. 6, S. 273. — (4) Deutsche landw. Presse, 1902, Nr. 15. — (5) Naturwiss Zeitschr. f. Land- u. Forstw., 1903, Bd. 1, S. 9. — (6) Ebenda, 1904, Bd. 2, S. 127 u. ausführlicher in einem Bericht über die Ergebnisse der im .Jahre 1903 iu Bayern ausgeführten Impfversuche mit Nitragin. Stuttgart, Eugen Ulmer. *Hiltner, L., u. Stornier, K., (1) Arbeiten aus d. Biol. Abt. d. K. Gesundheitsamtes, 1903, Bd. 3, H. 3, S. 151. "*Janse, J. M., (1) Extrait des Annales du Jardin Botanique de Buitenzorg, 1896, Bd. 14, S. 53. *Kamieüski, (1) Bot. Ztg., 1881, Bd. 39, S. 457. *Kirchner, Ö., (1) Beitr. z. Biol. d. Pflanz., 1895, Bd. 7, S. 213. *Kiiy, L., (1) Bot. Ztg., 1879, Bd. 37, Nr. 34. *Koch, A., (1) Bot. Ztg.. 1890, Bd. 48, S. 607. *Kossowitsch, P., (1) Bot. Ztg., 1892, Bd. 50, S. 697. ^Kreiißler, (1) Biedermann's Centralbl., 1892, Bd. 21, S. 257. * Lachmann, J., (1) Zeitschr. d. kgl. Lehranstalt u. Versuchsstat. Poppeisdorf, 1858, H. 1. Neuer Abdr. iu Biedermanns Centralbl., 1891, Bd. 20, S. 837. *Lawes u. Gilbert, (1) Philosophical Transact., 1861, Bd. 151, II, S. 431. *Lecomte, H., (1) Coraptes rend. de l'Ac, 1894, Bd. 119, S. 302. * Magnus, W., (11 Jahrb. wiss. Bot.. 1900, Bd. 35. S. 1. *Malpighi, (11 Opera omnia, Leiden, 1867, IL, S. 126. *Maze, (1) Ann. Pasteur, 1896, Bd. 10, S. 287. — (2) Ebenda, 1898, Bd. 12, S. 1. — (3) Ebenda, 1898, Bd. 12, S. 128. — (4) Ebenda, 1899, Bd. 13, S. 145, * Möller, A., (1) Zeitschr. f. Forst- u. Jagdw., 1902, S. 197. — (2) Ebenda, 1903, S. 257. * Möller, H., (1) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1885, Bd. 3, S. 102; 1890, Bd. 8, S. 2L5. — (2) Ebenda, 1892, Bd. 10, S. 242 u. 568. *Morck, D., (1) Dissert., Leipzig 1891. Ref. Koch's Jahresber.. 1891, Bd. 2, S. 207. * Müller, P. E., (1) Tidskrift for Skovbrug, Kopenhagen 1903'. Uebersetzung iu Naturw. Zeitschr. f. Land- u. Forstw., 1903, Bd. 1, S. 289. *Nouniann, P., (1) Landw. Versuchsstationen, 1901. Bd. 56, S. 787. *Nobbe, F.. und Hiltuer, L., (1) Landw. Versuchsstationen, 1893, Bd. 42, S. 459. — (2) Ebenda, 1894, Bd. 45, S. 155. — (3) Ebenda, 1898, Bd. 51, S. 241. — (4) Ebenda, 1899, Bd. 52, S. 455. — (5) Ebenda, 1901, Bd. 55, S. 141. — (6) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1900, Bd. 6, S. 449. *Nobbe, F., Miltner, L., und Schmid, E.. (1) Landw. Versuchsstationen, 1894, Bd. 45, S. 1; 1897, Bd. 49, S. 467. *Nobbe, F., Schmid, E., Hiltner, L., und Hotter, E., (1) Landw. A^er.suchsstationen, 1891. Bd. 39, S. 327. — (2) Ebenda, 1892, Bd. 41, S. 137 u. 138. * Pfeiffer, Th., und Franke, E., (1) Landw. Versuchsstationen, 1897, Bd. 48, S. 455. *Prazmowski, A., (1) Landw. Versuchsstationen, 1890, Bd. 37, S. 161; Bd. 38, S. 1. *Reess, M., (1) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1885, Bd. 3, S. 293. *Reniy, Th., (1) Deutsche landw. Presse, 1902, Nr. 5—7. *Riehter, L., fl) Landw. Versuchsstationen, 1896, Bd. 42, S. 269. *Salfeld, A., (1) Deutsche landw. Presse, 1892, S. 648. — (2) Ebenda, 1894, Nr. 83. — (3) Landw. Jahrbücher, 1898, Bd. 27, Ergänzungsbd. IV, S. 444. *Scliiner als in solchen, welche davon frei sind. Man ist oft erstaunt, wenn man be- 5 merkt, daß einer sehr kräftigen Zersetzung nur eine sehr unbedeutende Vermehrung parallel läuft. Die Harnstoffbakterien scheinen alle aerob zu sein. Jedoch er- fordern die sehr kräftigen unter ihnen, welche 10—20 g Harnstoff (im Liter) verarbeiten, so geringe Mengen von freiem Sauerstoff, daß man 10 früher hatte meinen können, sie zu den fakultativ Anaeroben zählen zu sollen. Wenn man aber dieses Gas so vollständig, als dies im Laboratorium möglich ist, aus den Nährböden entfernt und ferne hält, tritt die Spaltung des Harnstoffes nicht ein, auch nicht bei jenen Arten, deren Yermehrungskraft im Verhältnis sehr klein (kaum 1 Teil Zellen 15 auf 5000—6000 feile Harnstoff) ist. Alle Harnstoff'bakterien bringen ein lösliches Enzym hervor, welchem die Aufgabe zukommt, den Harnstoff" in dem zu Eingang des vorher- gehenden Paragraphen gekennzeichneten Sinne zu hjTlrolysieren. Wenn jener Stoff" ganz verbraucht ist, häuft sich das nun müßige Enzym, in 20 dem Maße als davon immer neue Mengen entstehen, im Nährboden mehr und mehr an. Die Abscheidung der Harnstoftbakterien aus ihren Fundorten (Wasser. Erdboden, Straßenkot, Dünger usw.) und ihre Keiiizüchtimg bereitet keine Schwierigkeiten, wenn man harnstoffhaltiger Nährböden 2» sich bedient. Am besten eignet sich Peptongelatine. welche mit 2—5 Proz. Harnstoff versetzt ist. Einige Tage nach Anlegung der Plattenzuchten, oft sogar schon nach 24 Stunden, wird man bemerken, daß die meisten der wahrnehmbaren Kolonien mit einem Hof von hanteiförmigen, in Wasser unlöslichen Kristallen umgeben sind, welche aus Karbonaten so und Phosphaten des Kalkes aufgebaut und durch das im Nährboden entstandene Ammoniak langsam ausgefällt worden sind. Darum ist dieser Hof auch um so weiter ausgebreitet je stärker das Spaltvermögen der Bakterien der Kolonie ist. Bisweilen umgibt diese Aureole von Kristallen die kleine Kolonie gleichsam als ein kreisrunder Nel)el von 35 einigen Millimetern im Durchmesser; oft aber ist die ganze Gelatine- schicht binnen 24 Stunden mit solchen Kriställchen übersät. An diesem Verhalten können die Kolonien harnstoftvergärender Arten auf der Platte als solche erkannt und ohne weiteres Suchen in neuen Nähr- boden übertragen werden, in welchem sie dann auf ihre vermutete 40 Fähigkeit zu prüfen sind. Als tauglich für die Vermehrung und also für die Anlegung von Zuchten können im allgemeinen die in der Bakterio- logie gewöhnlichen Nährböden herangezogen werden, so die Bouillon (mit oder ohne Zusatz von Pepton), die einfache Auflösung von Pepton, das Hefenwasser usw., wobei noch zu beachten ist, daß manche Arten 45 bei neutraler oder saurer Eeaktion nur schwierig gedeihen, welches Verhalten für sie sehr charakteristisch ist und darum auch die Prüfung auf Eeinheit erleichtert. Man macht den Nährboden genügend alkalisch und fügt 1 — 2 g Harnstoff (pro Liter) zu. Wenn man den Verlauf der Gärung zu studieren wünscht, ist es 50 unerläßlich, immer den gleichen Nährboden zu verwenden und zwar mit höchstens 2 Proz. Harnstoff, weil ein darüber hinausgehender Zusatz die Entwicklung mancher Arten beeinträchtigen und sogar, wenn die Menge — 74 — des entstehenden kohlensauren Amnions angestiegen ist, abtötend wirken kann. Wenn es sich um die Ermittlung der Gärkraft einer sehr stark hydrolysierenden Art handelt, kann man dem Nährboden nach und nach einen Zusatz von 4, 6 und sogar 10 Proz. Harnstoif geben, wobei jedoch 5 zu beachten ist, daß dieser letztere, wenn er in der Menge von 20 bis 30 Proz. zugegen ist, die Entwicklung der Zellen vollständig aufhebt. Für genaue Untersuchungen muß man dem (zuvor durch Filtrieren oder durch Erhitzen sterilisierten) natürlichen Harne, der ja von sehr schwankender Zusammensetzung ist, künstlich bereitete Nährlösungen 10 mit genau bekanntem Gehalt an reinem Harnstoff verwenden. Die Yerbreitung der Harnstoffvergärer in der Natur ist sehr groß ; sie finden sich reichlich im Staub der Luft, im Wasser und im Boden vor. P. MiQUEL (2 u. 3) hat im Jahre 1881 festgestellt, daß von 104 Proben von Harnstotfvergärung, welche durch Organismen der atmo- 15 sphärischen Niederschläge in Gang gesetzt worden waren, in 71 Fällen es Arten von Urococcus, in 19 von Urohacillm und in 10 von Eumjxeten waren, welche die besagte Zersetzung durchgeführt hatten. In der Pariser Straßenluft entfällt je eine Zelle von Harnstoffvergärer auf je 67 andere Arten ohne diese Fälligkeit; von 100 Harnstoff bakterien jener Herkunft 20 gehörten 69 zu Urococcus und 31 zu Urohacil/us. Nicht minder ver- breitet sind derlei Organismen in den verschiedenen Wässern, und zwar darin um so reichlicher je stärker diese verunreinigt sind. Miquel (4) fand in den Wässern der Quellen und im Flußwasser von Paris auf 1000 insgesamt vorhandene (gezählte) Bakterien 15 Harnstoffvergärer, 25 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 Harnstotfbakterien auf. Im Dünger und in der Mistjauche bestehen 10 Proz. der Flora aus solchen Arten. Es ist also gar nicht überraschend, daß die Harnstoffgärung allerorten auftreten kann und 30 sich rasch geltend macht, wenn nicht Antagonisten ihr Einhalt tun. Schließlich soll noch darauf hingewiesen werden, daß bei Kranken, welche an Entzündungen der Harnwege leiden, oft in der Harnblase sich Harnstoffbakterien ansiedeln und den Harn in dem Maße, als er dort sich nach und nach ansammelt, zersetzen. Das Studium solcher Störungs- 35 erscheinungen war es, nebenbei bemerkt, welches Musculus zuerst zu der Vermutung von dem Vorkommen eines harnstoffspaltenden Enzymes geführt hat. § 16. Die wichtigsten Arten der Harnstoifvergärer ans den Gattnngen Urococcus, Lrosarcina, Micrococcus und Planosarcina. 40 Die x^ngaben, welche in morjdiologischer und biologischer Hinsicht über die forule ammoniacalc durch Pasteue und durch van Tieghem, über 3Iicrococcus ureae durch Cohn und durch Flügge gemacht worden waren, sind zu unvollständig, als daß man heute entscheiden könnte, ob diese einzelnen Forscher ein und dieselbe Art unter den Händen gehabt 45 haben oder aber verwandte Arten. Letztere Annahme ist nicht unwahr- scheinlich; denn in der Natur findet sich eine große Anzahl von Arten von kugeligen Harnstoff'bakterien, verschieden in Größe und Gärkraft vor. P. Miquel hat deren 30 beobachtet. Die wichtigsten sollen im folgenden zunächst gekennzeichnet werden. 60 Urococcus van Tieghemi Miquel (synonym : torule ammoniacale Pasteur, — 75 — Micrococciis ureae Cohn) tritt in Gestalt von kugeligen Zellen auf, welche einen Durcbmesser von 1 — 1,5 i^t haben und meist zu zweien, seltener zu Ketten vereint sind. Diese Art wächst in den gewöhnlichen Nähr- böden gut bei Zimmertemperatur. Ihre Stichzucht in harnstoffreier Nährgelatine zeigt sich nach Ablauf einiger Tage als ein Nagel mit 5 schwächlich und fadenähnlich gestaltetem Stifte und ziemlich kräftigem, gewölbtem Kopfe. Bei Anwesenheit von Harnstoif hingegen entwickelt sich die Einimpfung nur dürftig und umgibt sich rasch mit einem hübschen Hof von Kristallen. Auch in gewöhnlicher Bouillon gedeiht diese Art; vom zweiten Tage ab tritt auf dem Grunde ein leichter Ab-io satz auf, während die Flüssigkeit trüb wird, und eine Woche später kann man darin eine beträchtliche ]\Ienge von Enzym nachweisen. Ein Zu- satz von 2 Proz. Harnstoff ist gewöhnlich nach Ablauf von 5 Tagen vollständig vergoren. Wenn der Gehalt an jenem mit 5 Proz. bemessen worden ist, bleibt die Hydrolyse stehen, sobald von ihm ungefähr 42 is bis 43 g pro Liter zersetzt worden sind. Die günstigste Temperatur scheint bei 30 ^^ C zu liegen. Diese Art vermag die Einwirkung der Wärme von 47 ^ C durch 2 Stunden nicht zu überstehen. Gegen Gifte ist sie sehr empfindlich und entwickelt sich nicht in Nährl)öden, welche 1 : 40 000 Sublimat oder 1 : 1500 Kupfersulfat oder 1 : 500 Borsäure oder 20 1 : 150 Karbolsäui'e enthalten. An und für sich ist sie jedoch ziemlich aus- dauernd und kann selbst in Zuchten, welche schon mehrere Jahre alt sind, noch lebend angetroffen werden. Sie ist unter allen Harnstoff- bakterien die am weitesten verbreitete und häufigste; sie findet sich an all den schon genannten Stellen (Staub, Wasser u. s. f.) und auch in 25 den krustigen Belägen vernachlässigter Pissoirs. 3Iicrococcns liq^nefaciens Fläggei ist durch Flügge (1) beschrieben worden. Die Zellen dieser Art weisen einen Durchmesser von 1,2 — 2 /n auf und sind entweder einzeln oder zu Ketten von 3 — 10 Gliedern, manchmal auch zu kleinen Haufen vereint. Sie wächst bei Zimmer- 30 temperatur in den meisten Nährböden. Auf der Gelatineplatte gibt sie nach Ablauf von 2 Tagen kleine Kolonien, welche bei schwacher Ver- größerung besehen als dunkelgraue, glattrandige Scheiben sich erweisen ; die an der Oberfläche liegenden wachsen beträchtlich an und verflüssigen die Gelatine. Aehnlich ist das Verhalten in Stichzuchten. Zufolge 35 Flügge vergärt diese Art den Harnstoff ziemlich kräftig. Urococcus Dowdeswelli wurde durch Miqüel (5) beschrieben. Diese Art findet sich ziemlich oft in Luft, Boden und Wasser. Ihre Zellen sind eiförmig, ohne Eigenbewegung, messen 2 — 3,4 /ti in der Länge und 1 bis 1,2 ^i in der Breite und treten gewöhnlich entweder einzeln oder zu 40 Paaren, manchmal aber auch zu kurzen Ketten oder kleinen Haufen vereint auf. Ihre Kolonien auf gewöhnlicher Nährgelatine sind kugelig oder scheibenförmig, anfangs weiß, später gelblich und warzig. Die Stichzucht wächst zu einem kräftigen Nagel mit konvexem Kopfe aus. Die Gelatine wird nicht verflüssigt. Bei 30 "^ C gehaltene Strichzuchten 45 auf Agar oder Kartofteln entwickeln sich zu rasch gelb werdenden Be- lägen, welche bald über einen großen Teil des Nährbodens sich ausbreiten. In gewöhnlicher Bouillon tritt binnen 24 Stunden leichte Trübung und bald ein gelblicher Absatz am Grunde auf. Ein Zusatz von 2 Proz. Harnstoff ist am Ende des vierten Tages vollständig vergoren. Durch so zweistündiges Verweilen in feuchter Wärme bei 49" C wird diese Art abgetötet. Auch gegen Gifte ist sie sehr empfindlich und entwickelt sich nicht, wenn zugegen sind: Sublimat 1 : 60000 oder Kupfersulfat — 76 — 1 : 1500 oder Borsäure 1 : 300 oder Karbolsäure 1 : 100. Das harnstoff- spalteiide Enzym kaun man in den Zuchten binnen einer Woche schon auf- finden. Unter günstigen Bedingungen vergärt sie 37 — 38 g Harnstoff im Liter. Urosarcina Hansenii, durch Miquel (6) in Wasser und Luft auf- 5 gefunden, bildet kugelige Zellen von veränderlicher Größe, welche ge- wöhnlich zu vieren (Tetraden) oder zu Paketen, manchmal aber zu unregelmäßigen Haufen vereint sind und keine Eigenbewegung zeigen. Auch sie ist mit den gebräuchlichen Nährböden zufrieden und gedeiht bei 30 ^ C noch besser als bei Zimmertemperatur. Auf gewöhnliche Xälir- logelatine geimpft zeigt sie sich, bei 20 — 22 '^ C gehalten, schon am folgenden Tage zu Strichen oder Kolonien entwickelt, welche nach Ab- lauf von 48 Stunden ausgesprochen gelb sind und selbst nach einigen Wochen ihre Vergrößerung noch nicht eingestellt haben. Die Gelatine wird nicht verflüssigt. Wenn hingegen dieser Nährboden mit Harnstoff ver- 15 setzt worden ist, wächst die Zucht nur dürftig und umgibt sich mit einem Hofe der schon zuvor gekennzeichneten Kristalle. In gewöhnlicher Bouillon bemerkt man einen Tag nach der Beimpfung schon Entwicklung, jedoch tritt keinerlei Trübung der Flüssigkeit wohl aber an den Wänden des Gefäßes ein gelber, oft strahliger Niederschlag von sandiger Be- 20 schaffenheit auf, welcher an der Unterlage leicht anhaftet. In einer mit 2 Proz. Harnstoff versetzten Bouillon setzt die Gärung binnen 24 Stunden ein, ist aber erst nach ungefähr 12 Tagen beendigt. Diese Art widersteht nicht der Einwirkung feuchter Wärme von 65 '^ C durch 2 Stunden. 25 Sie wächst nicht in Nährböden, w^elche enthalten : Sublimat 1 : 40 000 oder Kupfersulfat 1 : 500 oder Borsäure 1 : 400 oder Kar- bolsäure 1 : 100. 30 Planosarcina ureae ist durch Beijeeinck (1) beschrieben wor- den. Auf festen, wie auch in flüssigen Nährböden tritt sie in Gestalt von Paketen [Fig. 14) 35aut^ welche aus 4—8 kugeligen Zellen von 0,7 — 1,2 in Durch- messer bestehen. Diese weisen Eigenbewegung (vgl. § 37, S. 144 des I. Bandes) auf und sind an 40 ihrem Umfange mit Geißeln ver- sehen , deren Länge um das 7 — 8 fache die Abmessung der Pakete übertrifft. Die Kolonien auf Gelatine sind gelb und nicht 45 verflüssigend. Im Gegensatze zu der vorgenannten Art ist diese hier sehr gärkräftig; sie kann innerhalb 5 Tagen bis 3 Proz. Harnstoff verarbeiten. Sie bildet 50 kugelige Endosporen von 0.6 /.i Durchmesser, welche die Ein- wirkung feuchter Wärme von 80** C durch 10 Minuten zu ertragen vermögen. Fi(/. 14. Planosarcina ureae Beijerinck. In der Glitte ein Paket mit der wahrschein- lichen Anordnung- derGeiCehi; diese sind un- gefähr 7 mal so hing als die Zelle. Die (12) sporenbildenden Zellen haben ihren Inhalt durch diesen Vorgang grölJtenteils eingebiUit. Die Sporen sind rund. — Vergr. 2580. Nach Beijerinck. — 77 — § 17. Die wichtigsten Arten ans der Gattnng Urobacillus. Urohacillus Pasteurii ist durch Miquel (7) in den Abläufen der Aborte, im Fluß- und im Kanalwasser entdeckt und dann auch durch Beijkbinck (1) studiert worden. Er tritt in Gestalt von Stäbchen auf, welche bei einer Breite von 1—1.2 u eine wechselnde Länge aufweisen, 5 abgerundete Enden haben und entweder als einzelne Zellen oder aber zu zweien oder zu kurzen Ketten vereint vorkommen. Bei.jerinck hat an ihm lange Geißeln [Fig. 75) nachgewiesen. Diese Art bildet stark glänzende, schwach eiförmige Endosporen, welche die Einwirkung feuchter Wärme von 87—90 " C durch 2 Stunden zu ertragen vermögen. In den lo gewöhnlich gebrauchten Nährböden entwickelt sich diese Art, die im übrigen bei Zimmertemperatur gedeiht, schlecht oder gar nicht, sofern man jene zuvor nicht mit ein wenig Harnstoff versetzt oder stark alkalisch gemacht hat. In derart vorbereiteter und auch noch mit Pepton ver- besserter Bouillon sieht man einen Tag nach der Beimpfung eine leichte 15 Trübung sich einstellen, welche rasch zunimmt, worauf dann die Flüssig- keit schleimig und fadenziehend wird und am Grunde ein schleimiger Absatz sich ansammelt, welcher schließlich nach mehi'eren Monaten wieder schwindet und in einen schwärzlichen Niederschlag sich umwandelt. Der Bouillon entsteigt von Anfang an ein eigenartiger fauliger Geruch, später 20 dann ein solcher nach zersetztem Leim. Derart entwickelte Zuchten sind reich an harnstoffspaltendem Enzym. In einer mit 2 Proz. Harnstoff" versetzten Bouillon ruft diese Art eine leichte Trübung 25 hervor und vergärt jenen in man- chen Fällen schon binnen 5—10 Stunden vollständig. Sie ist unter allen bisher bekannten und hier in Betracht kommenden Zer-30 Setzungserregern der gärkräf- tigste; sie kann 130 — 140 g Harnstoff (im Liter Peptonlösung) vollständig vergären und unter den gewöhnlichen Verhältnissen 35 3 g Harnstoff' in der Stunde ver- arbeiten. In besonders günstigen Nährböden bewältigt sie, wie Bei.jerinck beobachtet hat, sogar 3,3 g pro Liter und Stunde. Stich- 40 züchten in gewöhnlicher Nähr- gelatine versagen zuweilen. Wenn hingegen Entwicklung eintritt, wachsen längs des Stichkanales kleine, kugelige, weiße, vereinzelt 45 liegende Kolonien heran, welche jedoch selbst nach Ablauf eines Jahres nicht viel an Größe zu- genommen haben. Die Gelatine wird nicht verflüssigt. Noch 50 kärglicher ist das AVachstum in einer mit Harnstoff" versetzten Gelatine, welche aber bald mit den wiederholt schon gekennzeichneten Firj. lö. Urohacillus Pasteurii Miqdel. In der Mitte und oben rechts sind die Geißeln in ihrer wahrscheinlichen Gestalt am lebenden Bakterienleib gezeichnet. Alles übrige genau nach der Natur. Rechts unten ß einzelne kugelige Sporen. — Vergr. 2580. Nach Beijerinck. — 78 — Kristallen sich reich erfüllt und einen starken Ammoniakgeruch aus- haucht. Die für die Harnstoifzersetzung durch diese Art günstigste Temperatur scheint zwischen 30 und 35 "^ C zu liegen; bei 8 — 10'' C verläuft der Vorgang sehr langsam, und bei 0" oder bei 50 ** C bleibt 5er aus. Die Endosporen dieser Art sind sehr lebenszäh; Miquel (13) hat sie in einer getrockneten Erdprobe, welche durch 18 Jahre in einer versiegelten Glasröhre aufbewahrt worden war, noch entwicklungsfähig befunden. Besser als alle anderen Harnstoffbakterien verträgt diese Art die Einwirkung von Giften, aber auch sie vermag nicht, sich am 10 Leben zu erhalten, wenn man der mit Harnstoff versetzten Bouillon noch zugefügt hat: Silbernitrat 1 : 15000 oder Suljlimat 1 : 9000 oder Kupfer- sulfat 1 : 1000 oder Borsäure 1 : 300 oder Karbolsäure 1 : 65. Für die Zwecke der Bereitung hochhaltiger Lösungen des harnstoffspaltenden Enzymes ist diese Art ganz besonders tauglich; sie gehört in die recht 15 kleine Gruppe jener Bazillen, welche fähig sind, nach vollzogener voll- ständiger Vergärung einer mit 2—3 Proz. Harnstoff versetzten Bouillon noch weiterhin beträchtliche Mengen jenes Enzymes hervorzubringen. Dieses Verhalten macht sich auch in dem natürlichen Harne geltend. Die Entdeckung des Enzymes durch Musculus ist wohl dadurch ermöglicht 20 worden. ürobacillus Buclauxii, durch Miquel (2 — 7) zuerst im Kanalwasser auf- gefunden und später auch im Flußwasser und im Boden nachgewiesen, bildet schlanke Stäbchen von 0.6 — 0.8 // Breite und 2—10 /< Länge und zeigt kräftige Eigenbewegung nur dann, wenn der Nährboden schwach alkalisch ist, nicht 25 aber wenn er eine größere Menge von Ammoniumkarbonat enthält. Diese Art bildet kleine, elliptische, stark glänzende Endosporen, welche die Einwirkung feuchter Wärme von 95 '^ C durch 2 Stunden ertragen. Sie wächst in den gewöhnlichen Nährböden nicht; man muß diese mit Harn- stoff versetzen oder mit Ammoniumkarbonat stark alkalisch machen, wenn 30 Entwicklung eintreten soll. Die günstigste Temperatur scheint um 40 " C herum zu liegen. In einer mit Harnstoff" versetzten Gelatine wäclist die Einsaat im Verlaufe von 24 Stunden zu kleinen, kaum sichtbaren Kolonien aus, während gleichzeitig Kristallausscheidung sich reichlich einstellt. Die Kolonien nehmen weiterhin an Größe nicht mehr zu. Die 35 Gelatine wird nicht verflüssigt; jedoch bemerkt man, wie bei anderen kräftigen Harnstoffvergärern so auch hier, daß das entbundene Ammoniak auf die Gelatine derart einwirkt, daß diese nach Ablauf von 40—50 Tagen in eine klare, sirupdicke, schleimige Masse umgewandelt ist. und zwar, wie noch besonders betont sei, ohne unmittelbares Zutun der 40 Bakterien. In Bouillon wird ein Zusatz von 2 Proz. Harnstoff binnen 24 Stunden vollständig vergoren; wenn er bis 10 Proz. gesteigert wird, bleibt gewöhnlich ein gewisser Teil davon unberührt, jedoch kann man nach Ablauf von 10 — 12 Tagen feststellen, daß 7,5 — 9,5 Proz. verarbeitet worden sind. Durch Filtration zuvor sterilisierter natürlicher Harn wird 45 durch diese Art nicht angegriffen; wenn er jedoch vor der Beimpfung neutralisiert worden ist, dann setzt die Vergärung ein und verläuft rasch. Die Vermehrung der Zellen dieser Art tritt nicht ein, wenn der Nährboden enthält : Silbernitrat 1 : 25 000 oder Sublimat 1 : 8000 oder Kupfersulfat 1 : 1000 oder Borsäure 1 : 100 oder Karbolsäure 1 : 20. 50 Ürobacillus Freudenreichü ist durch Miquel (9) aus dem Staube der Luft, aus dem Erdboden, aus dem Miste der ^Mederkäuer und aus Fluß- wasser abgeschieden worden. Diese aerobe Art tritt in Gestalt von Stäb- chen mit abgerundeten Enden auf. Die Zellen sind mit Eigenbewegung — 79 - begabt und messen uiig-efähr 1 jn in der Breite. In flüssigen Nährböden entwickelt, erreichen sie eine Länge von 5 — 6 fi, auf festen hingegen wachsen sie zu Fäden aus, ähnlich denen des Milzbrandbazillus. Diese Art bildet elliptische, glänzende Endosporen, welche die feuchte Wärme von 94 " C durch 2 Stunden zu ertragen vermögen. Die .Stich- 5 zucht in gewöhnlicher Xährgelatine wächst an der Stelle des Eintrittes der Impfnadel zu einem rahmigen Fleck mit unregelmäßigem Umriß von 3 — 4 mm Durchmesser heran ; zAvischen dem 8. und 10. Tage sinkt dieser Fleck dann in der inzwischen unter ihm entstandenen, napfähnlichen, mit trüber und schleimiger Flüssigkeit erfüllten Vertiefung ( Verflüssigungs- lo trichter) unter, worauf die Verflüssigung des Nährbodens weiter vor- schreitet und nach einem Monat vollständig ist. Plattenzuchten auf einer mit Harnstofl" versetzten Nährgelatine entAvickeln weiße, vollkommen kugelige Kolonien, welche während ungefähr einer Woche an Größe zu- nehmen und mit einem ziemlich ausgedehnten Hofe von feinen Kristallen 15 sich umgeben; dieser Nährboden! wird jedoch nicht verflüssigt. In ge- wöhnlicher Bouillon angelegte Zuchten geben sich nach 2 — 3 Tagen durch eine leichte Trübung zu erkennen, welche ein wenig später wieder schwindet und einem geringfügigen, weißlichen Absätze Platz macht. In einer mit 2 Proz. Harnstoft' versetzten Bouillon ist die Vergärung 20 gewöhnlich nach 4 Tagen beendet. Die dafür günstigste Temperatur liegt zwischen 30 und 35 " C. Die Gärung wird vollständig unterdrückt durch Zusatz von: Sublimat 1:25000 oder Kupfersulfat 1:2000 oder Borsäure 1 : 200 oder Karbolsäure 1 : 50. UrobaciUus Maddoxn, durch Miquel 10) in Kloakenflüssigkeit und 25 im Flußwasser und sehr selten auch im Staub der Luft aufgefunden, bildet 3—6 /< lange und 1 u breite Stäbchen, welche Eigenbewegung zeigen. In alten Zuchten findet man seltsame Involutionsformen, welche in ihrer Gestalt manchen Hefen ähneln. Die Endosporen bei dieser Art sind eiförmig und vermögen feuchte Wärme von 94*^ C durch zwei so Stunden zu überdauern. Das Wachstum in gewöhnlicher Bouillon ist schlecht. Ein Zusatz von 2 Proz. Harnstoff hingegen wird binnen 3 Tagen vollständig vergoren. Züchtungsversuche auf gewöhnlicher Nährgelatine schlagen oft fehl. Und selbst bei Anwesenheit von Harnstoff ist die Entwicklung wenig deutlich und oft nur aus der Bildung der hantel-35 förmigen Kristalle zu erschließen, welche das Kennzeichen eines ziemlich weit vorgeschrittenen Abbaues jenes Zusatzes sind. Auf ammoniakalisch gemachtem Nähragar wächst der Impfstrich zu einem weißen, ziemlich dichten, einige Millimeter breiten Belag aus. In Nährbouillon tritt Wachstum nicht ein, wenn diese enthält : Silbernitrat 1:20000 oder 40 Sublimat 1 : 5000 oder Kupfersulfat 1 : 2000 oder Karbolsäure 1 : 200 oder Borsäure 1 : 100. Urohacillus Schiiizenhergii I ist durch Miquel (11) in Flußwasser und in Kloakenabläufen aufgefunden worden. Er bildet sehr lebhaft sich bewegende, ovale, 1 fi lange und 0.3 — 0.5 ^i breite Stäbchen, welche 45 oft vereinzelt, meist aber zu Paaren vereint auftreten. Diese Art ist unfähig, Sporen zu bilden, und erliegt einer zweistündigen Einwirkung feuchter Wärme von 45 " C. In gewöhnliche Bouillon eingeimpft trübt sie diese in weniger als 24 Stunden und läßt auf deren Oberfläche ein dünnes, leichtes Häutchen entstehen, welches sich auch auf den feuchten so Teilen der Wände des Zuchtgefäßes noch weiter ausdehnt. Die Trübung ist noch stärker in einer mit 2 Proz. Harnstoff versetzten Bouillon, doch wird von jenem gewöhnlich nicht mehr als 1,5 — 1,6 Proz. (also nur drei — 80 — Viertel der Gesamtmeng-e) vergoren. Weil diese Art die Alkaliiiität des ammoniakalisch gewordenen Nährbodens nicht lange erträgt, findet man derartige Znchten schon nach Ablanf von 5—6 Tagen abgestorben. Die Kolonien in gewöhnlicher Nährgelatine sind rund, durchscheinend, ö wachsen rasch und nehmen milchiges Aussehen an; die oberflächig liegen- den Kolonien nehmen die Gestalt eines Näpfchens an und verflüssigen in dem Maße, als sie sich vergrößern, die Unterlage. Auf einer mit 2 Proz. Harnstoff versetzten Nährgelatine hingegen erreichen sie höch- stens einen Durchmesser von 1 — 2 Millimetern, umgeben sich mit einem 10 Hof von Kristallen und verflüssigen den Nährboden nicht. Auf Agar erhält man einen grünlich-weißen Belag ohne besondere Merkmale. Gegen Giftstoffe ist diese Art sehr empfindlich; sie vermag nicht in Bouillon sich zu entwickeln, wenn diese enthält: Sublimat 1 : 70000 oder Kupfer- sulfat 1 : 4000 oder Borsäure 1 : 800 oder Karbolsäure 1 : 100. 15 Urobacülus Schütgenhergii II, durch R. Gambier (1) im Wasser des Canal de TOurcq in Paris entdeckt, unterscheidet sich von der vor- genannten Art hauptsächlich durch morphologische Merkmale. Er tritt in Gestalt lauger und schlanker Stäbchen von 3 — 5 fi Länge und 0.6 iti Breite auf. In flüssigen Nährböden sind die Zellen kurz, auf Gelatine 20 hingegen zeigen sich Fadenformen. Er hat Eigenbewegung, bildet keine Sporen, färbt sich leicht mit den gebräuchlichen Anilinfarben, jedoch nicht auch nach der Methode von Gram. Nährgelatine verflüssigt er bei 20" C binnen 24 Stunden. Bei 37 '^ C gehaltene Strichzuchten auf Agar ent- wickeln sich zu einem weißen. i)erlniutterartig aussehenden Belag, welcher 25 nur wenig in die Breite wächst. Gewöhnliche Bouillon wird durch diese Art alsbald getrübt und bleibt so durch lange Zeit. Mit Harnstoff" ver- setzte Zuchten zeigen annähernd gleiches Aussehen. Derartige Gelatine wird rasch verflüssigt, wodurch die bei den Harnstoffbakterien seltene Eigentümlichkeit dargetan ist, das proteolytische Enzjan früher als das 30 harnstoffspaltende zu bilden; denn wenn dies hier nicht so wäre, würden ja durch das Ammoniumkarbonat die Zellen früher abgetötet oder doch entwicklungsunfähig geworden sein, bevor die Verflüssigung sich geltend machen kann. Diese Art kann höchstens 12 g Harnstoff' im Liter in 4 Tagen vergären. Feuchte Wärme von 42 '^ C tötet die Zellen in 35 2 Stunden ab. Urohodlhis MiqueUi, durch Beijerinck (1) im Erdboden aufgefunden, ist gleichfalls ohne die Fähigkeit zur Sporenbildnng. Es ist dies eine mit Eigenbewegung begabte Art, deren Stäbchen (Fig. Kl) entweder einzeln oder manchmal zu Paaren vereint auftreten, an ihrem Umfang •lueine verhältnismäßig geringe Anzahl von Geißeln aufweisen und bei un- gefähr 1 1.1 Breite 3 — 4 /< nach der Länge messen. In einer mit 7 Proz. Harnstoff" versetzten Bouillon hat diese Art in 8 Tagen nur 1,5 Proz. jenes Stoffes verarbeitet; sie zählt also zu den schwachen Vergärern. Die Kolonien auf Gelatine sind denen des Bacühis asieroides und des 4b Bacillus ZopfÜ im Ausselien ähnlich und zeigen schwaches Verflüssigungs- vermögen. Deren Farbe ist gewöhnlich gelblich-weiß, kann jedoch manch- mal in ein leichtes Rosa übergehen. Urobacülus Leuhei. ]\lit diesem Namen hatte zuerst P. Miquel eine der Arten belegt, welche durch W. Leube (1) in dessen Untersuchungen 50 über die ammoniakalische Harngärung beschrieben worden waren. Unter derselben Bezeichnung hat dann Beijerinck (1) eine Art in die Literatur eingeführt, deren Merkmale nachfolgend angegeben sind. Sie tritt in Gestalt von Stäbchen {Fig. 17) auf, welche gewöhnlich 1,5 i-i nach der — 81 — Breite und meist 3—5 i^i nach der Läng-e messen, an den Enden ab.g-e- rundet sind nnd Eigenbewegung zeigen; ab und zu trifft man aucli kurze Fadenformen. Geißeln sclieinen nicht vorhanden zu sein. Endo- sporen werden gebiklet ; sie sind eiförmig und messen 1 fi in der Länge Fif/. 16. Urohacülus Miquelii Beijerinck. Unten rechts zwei Zellen mit der wahr- scheinlichen Anordnung der Geißeln. — Yersfr. 2580. Nach Beijerinck. Fig. 17. UrobacUlus Leuhii Beijerinck. Die Sporen sind länglich. Die GeilJeln sind nicht abgebildet. — Vergr. 2580. Nach Beijerinck. auf 0.8 LI in der Breite. Diese Art wächst auch auf nicht alkalisch 5 gemachter Gelatine und bildet da Kolonien, welche nicht mehr als 2 bis 3 mm im Durchmesser erreichen; bei Anwesenheit von Ammonium- karbonat hingegen werden sie beträchtlich größer. In einer mit 6 Proz. Harnstoff versetzten Bouillon sind nach Ablauf von 4 — 5 Tagen 2,5 Proz. vergoren; diese Art ist demnach nur von mittelmäßigem Gärvermögen. lo Die Sporen können ohne Schaden sowohl einer hohen Alkalinität als auch durch einige Zeit der Siedehitze des Wassers ausgesetzt werden. Während die vegetativen Stäbchen in Bouillon durch Chloroform binnen einer Stunde abgetötet werden, erhalten sich hingegen die Sporen durch 24 Stunden am Leben. — 15 Der Anzahl der in den vorstehenden Darlegungen gekennzeichneten Arten ließe sich noch eine ansehnliche Schar von anderen Harnstoff- bakterien anfügen. Es muß dies mit Eücksicht auf den gegebenen Raum jedoch unterbleiben, und zwar um so mehr, als es sich immer wieder nur um solche handeln würde, welche den bisher beschiiebenen 20 ähnlich sind. LAFAR, Handbuch der Technisclien Mykologie. Bd. III. 82 — § 18. Die Urease. Im Jahre 1876 wies Musculus (1 u. 2) auf das Vorkommen eines Enzymes in fadenziehend und ammoniakalisch gewordenen Harnen gewisser Kranker hin, welches hei Abwesenheit von Kleinlebewesen den Harnstoif in 5 Ammoniumkarbonat umzuwandeln vermöge. Er hielt dieses Enzj^m für eine krankhafte Ausscheidung der Harnblase. Pasteue und Joubert (1) bestritten diese Annahme und erklärten die von ihnen in einem ähn- lichen Falle beobachtete Harnzersetzung: als enzymatische Wirkung des von ihnen dann als Harn stoffvergär er beschriebenen Micrococcus. 10 Die Bereitung und Gewinnung dieses Enzymes ist zum ersten Male im Jahre 1890 durch P. Miquel (12) versucht worden. Er g-ab ihm zunächst den Namen Urase, änderte diesen aber später dann, ent- sprechend einem durch Bourquelot gemachten Vorschlage, in den besser klingenden Namen Urease um. Er erhielt es auf die Weise, daß er 15 höchst gärkräftige Harnstoffbakterien in günstig zusammengesetzter Bouillon züchtete. Nachfolgend angegebenes Verfahren läßt eine recht gute Ausbeute erzielen. In einem geräumigen Gefäße, enthaltend wässrige Pepton- lösung oder noch besser eine mit Pepton versetzte Bouillon, sät man, 20 nachdem man für alkalische Keaktion durch Zugabe von Ammonium- karbonat oder vorteilhafter 2 — 3 g Harnstoff pro Liter gesorgt hat, eine sehr gärkräftige Art von Harnstoffbakterien ein und hält dann die Zucht bei 30— So** C. Um die Vermehrung der Zellen anzueifern, kann man einen sehr schwachen Strom keimfreier Luft hindurchtreiben und 25 sich zu dem Zwecke eines Gefäßes mit flachem Boden bedienen, wie es z. B. zur Darstellung des Diphtherietoxines in Gebrauch ist. Nach Ab- lauf einiger Tage, oft schon nach 48 Stunden, enthält die Flüssigkeit so viel Enzym, daß dadurch im Liter 40 — 60 g Harnstoff in der Stunde zersetzt werden. Der Gehalt daran steigt bis zum Ende soweit an, daß sodann in der gleichen Zeitspanne 100 — 120 g Harnstoff gespalten werden können. Man kann diese an Urease nun reiche Bouillon durch ein Biskuit-(Porzellan-)Filter treiben, ohne daß sie eine nennenswerte Ein- buße an Wirkungskraft verlöre, vorausgesetzt, daß dazu mehrere Liter verwendet worden sind. 35 Die ureasehaltige Bouillon bewahrt ihr Zersetzungsvermögen durch 3 — 4 Monate, soferne zu ihr nur eine sehr geringe Menge von Luft zu- treten kann oder solche überhaupt durch eine Atmosphäre von Leucht- gas oder eines anderen unschädlichen Gases abgehalten ist. Wenn solche Bouillon durch Verunreinigung mit Fremdkeimen in Zersetzung gerät, 40 verschwindet die Urease darin binnen wenigen Tagen vollständig. Die für die Hydrolyse durch dieses Enzym günstigste Temperatur liegt zwischen den Grenzen von 48 und 50 " C. Bei der oberen erleidet es bereits eine teilweise Zersetzung; diese ist eine vollständige binnen zwei Stunden, wenn die Temperatur von 70 — 75 " C einwirkt, und binnen 45 einer Minute, wenn 80 " C gewählt worden sind. Kälte von — 5 " C schwächt es in 5 — 6 Tagen merklich, zerstört es jedoch nur langsam. Bei 0" C halten sich Ureaselösungen sehr gut. Versuche zur Anreicherung an diesem Enzym durch Ausfrieren haben kein befriedigendes Ergebnis gehabt. 50 Einige Stoffe, wie Saccharose und Glycerin, vermögen die Wirkungs- kraft der Urease zu verdoppeln und zu verdreifachen, vielleicht da- — 83 — durch, daß sie das Enzym vor dem zu starken Angriff jener Temperatur schützen, welche die Hydrolj'se am meisten begiinstigt. Die Urease ist gegen Gifte sehr emplindlich. Quecksilbersalze schwächen deren ^^'irksamkeit schon in einer Gabe von 1 : 1000000 sehr stark. Kupfersulfat hindert schon bei 1 : 10000, die Borsäure bei 1:1000, 5 Aetznatron bei 1 : 250. Karbolsäure bei 1 : 100. Mineralsäuren bringen in der i\[enge von 1 : 5000 den Abbau vollständig und endgültig zum Stillstand. Auch das Chloroform wirkt stark hindernd. Ja der Harn- stoff selbst kann, wenn dessen Menge die Höhe von 20 Proz. hat, fast unheilvoll werden, und wenn der Zusatz mit 40 Proz. bemessen wurde, 10 ist jede Spalttätigkeit des Enzymes lahmgelegt. Durch Zufügung der doppelten Menge absoluten Alkohols zu einer ureasehaltigen Bouillon wird ein weißlich-gelber Niederschlag erzeugt, welcher durch Waschen mit 50-proz. Alkohol die Löslichkeit in Wasser verliert und dann halb so viel Harnstoff wie die Bouillon, aus der er 15 herstammt, zu spalten vermag. Aus ihren Lösungen wird die Urease durch Kalkniederschläge voll- ständig ausgefällt. Es ist jedoch bisher nicht gelungen, sie aus der- artigen Niederschlägen auszuziehen. Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß man sich der Urease 20 zur genauen quantitativen Bestimmung des Harnstoffes sowohl im Harn als auch in anderen Flüssigkeiten bedienen kann, in denen er in schätz- barer Menge vorhanden ist. § 19. Die Yergärung der Harnsäure und der Hippursäure. Die Harnsäure, welche einen Hauptbestandteil des Kotes der Vögel 25 und Schlangen ausmacht und in geringerer Menge auch im Harn der Säugetiere sich findet, ist gleichfalls der Spaltung durch Bakterien zu- gänglich, wobei der Harnstoff das wichtigste Spaltprodukt ist. Die ersten Untersuchungen darüber verdanken wir F. und L. Sestixi (1). Diesen Forschern zufolge schwindet die Harnsäure in ihrer mit faulendem Harn 30 beimpften und der Luft ausgesetzten, wässrigen Aufschwemmung und erleidet dabei eine durch nachfolgende Gleichung ausgedrückte Zer- setzung : C,H,N,0, 4- 8 H,0 -f O3 = 4 NH.HCO. + CO, Harnsäure Ammoniumbikarbonat Kohlensäure 35 Zufolge E. Gerakd (1), welcher im Jahre 1896 diese Frage wieder aufgriff, soll die Gärungsgleichung aber nicht so einfach sein und der Abbau der Harnsäure sich in zwei Stufen vollziehen. Zuerst wird sie durch Mikroorganismen, welche Gerard nicht reinzuzüchten vermocht hat, in dem Sinne zerlegt, daß Harnstoff' und Tartronsäure hervorgehen : 4» C,H,N,03 + 4 H2O = 2 CH,N,0 -f C.H.Os Harnsäure Harnstoff Tartronsäure Hierauf kommen dann die Harnstoffbakterien ans Werk und ver- gären den Harnstoff' so, wie dies in den vorhergehenden Paragraphen beschrieben worden ist. Der genannte Forscher hat die Eichtigkeit 45 dieser Deutung dargetan. Er verwendete einen peptonhaltigen Nähr- boden, der pro Liter 1 g Harnsäure enthielt, welche durch eine Zu- gabe von 12 g Binatriumphosphat in Lösung erhalten wurde. Unter solchen Bedingungen läßt sich feststellen, daß die Harnsäure vollständig - 84 — verschwindet und nur Harnstoff und kein Ammoniumkarbonat liefert. Jener erstere wird jedoch, Avenn man die derart vergorene Flüssigkeit mit Harnstoffbakterien beimpft, vollständig in kohlensaures Ammoniak und Kohlensäure gespalten. 5 Später hat dann G. ülpiaki (1) aus dem Kote der Hühner eine aerobe Bakterienart reingezüchtet, welche die Harnsäure entsprechend der Gleichung C5H4N4O3 + 2 HoO H- O3 = 2CO(NH.,).3 + 3CO, Harnsäure Harnstoff Kohlensäure 10 spaltet. Diese Gleichung unterscheidet sich von derjenigen von F. und L. Sestini nur dadurch, daß sie die zur Hydrolyse des Harnstoffes er- forderlichen Moleküle Wasser nicht aufführt. Diese Bakterienart tritt in ovalen Kurzstäbchen auf, welche von einer mit Karbol-Fuchsin oder nach der Methode von Geam färbbaren Kapsel umgeben sind. Die 15 Kolonien auf einem mit Harnsäure versetzten Nähragar sind gelblich- weiß und mit einem schwachen lichten Hofe umgeben. Sie dringen in die Tiefe nicht vor. Die Kolonien auf Gelatine sind klein und ver- flüssigen nicht. Die Stichzucht in diesem letztgenannten Nährboden zeigt eine kaum sichtbare Entwicklung im Stichkanal, wohl aber an 20 der Oberfläche die Bildung eines gelblichen, scheibenförmigen, erhabenen, in der Mitte dickeren Kopfes. In einer mit Harnsäure beschickten Bouillon zeigt diese Art schon nach 24 Stunden kräftige Entwicklung; die Flüssigkeit wird trüb und bedeckt sich mit einem dünnen, bläulichen Häutchen. Die für die Vermehrung günstigste Temperatur liegt bei 25 39'' C. Die Art gedeiht leicht zwischen 29" und 40^* C. und stirbt bei 50'' C. unbedingt. Sie gehört wahrscheinlich zu einer bisher noch nicht untersuchten Gruppe von Mikroorganismen, welche das gemeinsame Merkmal haben, die Harnsäure spalten zu können. — Durch Lii':bkt wurde im Jahre 1829 festgestellt, daß der Harn der 30 Pflanzenfresser nicht, wie man bis dahin gemeint hatte, Benzoesäure sondern Hip pur säure enthält, deren Vorkommen auch im Menschen- harne er dann im Jahre 1844 erweisen konnte. Zwei Jahre darauf be- merkte Dessaignes (1), daß diese Säure sich durch den Einfluß sowohl von Säuren als auch von Alkalien unter Aufnahme eines Moleküles 35 Wasser in Benzoesäure und Glycocoll spalte: CöHgNO^ 4- H,0 = C.HßOa 4- CoH,N02 Hippursäure Benzoesäure Glycocoll Im Harne des Menschen finden sich nur geringe Mengen hippursaurer Salze, ungefähr 0,5 g im Liter, vor, im Pferdeharn hingegen 5 g neben 40 30 g Harnstoff und im Rinderharn 16 g neben 18 g Harnstotf. Van TiEGHEM (Ij studierte im Jahre 1864 die Umwandlung, welche die Hippursäure im Harne der Pflanzenfresser durch Kleinlebewesen er- leidet; er konnte feststellen, daß diese verschwindet und Benzoesäure auftritt. Bei Prüfung des dabei entstehenden Absatzes am Grunde der 45 gärenden Flüssigkeit fand er einen zu Ketten vereinten Micrococcus vor, welchen er für wesensgleich mit den von ihm (siehe S. 72) be- obachteten Erreger der Harnstoffgärung hielt. Dieser Forscher unter- nahm auch Züchtungsversuche mit Hilfe künstlicher Nährlösungen, meist mit (gezuckertem oder nicht gezuckertem) Hefenwasser, das mit 2 g 50 hippursaurem Ammon pro 150 ccm versetzt war. Einige Tage nach der Beimpfung zeigte sich darin die besagte Spaltung vollzogen. Seit- — 85 — dem sind, wie es scheint, keinerlei weitere Untersuclmng-en über diesen Gärnngsvorg-ang- angestellt worden, welcher übrigens erst dann einen Anreiz für die Forschung bieten wird, wenn man das Schicksal des durch diese Zersetzung entbundenen Crlycocolles, also dessen Ueberführung in Stickstoffverbindungen, welche von den Pflanzen assimiliert werden 5 können, klargelegt haben wird. Literatur zum Kapitel Die Vergänuig des Harnstoffes, der Harnsäure und der Hippursäure. *Beijeriiiek, M. W., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1901, Bd. 7, S. 33. *Cainbier, R, (1) Ann. de microgr., 1893, Bd. 5, S. 323. ^Dessaig-ues, (1) Ann. de chim. et de phvs., 1816, 3. Serie, "Bd. 17, S. 50. *Flüg??e, C, (1) Die Mikroorganismen, 3. Aufl., 1896, Bd. 2. S. 172 u. 173. * Gerard, E., (1) Comptes rend. de TAc, 1896, Bd. 122, S 1019 u. Bd. 123, S. 185. * Jacquemart, (1) Ann. de chim. et de phys., 1843, 3. serie, Bd. 7, S. 149. *Leube, W., (1) Vircbows Archiv, 1895, Bd. 100, S. 540. — (2) Deutsche niediz. Zeitg-., Bd. 7, S. 379. *Miquel, P., (1) Bulletin Societe chimique (Paris), 1879, Bd. 31, S. 391. — (2) Ebenda, 1878, Bd. 29, S. 387. — (3) Annuaire de l'Observatoire de Moutsouris, 1882, S. 464. — (4) Ann. de microgr., 1893, Bd. 5, S. 279. — (5) Ebenda, 1893, Bd. 5, S. 209. — (6) Ebenda, 1893, Bd. 5, S. 225. — (7) Ebenda, 1889, Bd. 2, S. 13. — (8) Ebenda, 1889, Bd. 2, S. 53. — (9) Ebenda, 1889, Bd. 2, S. 488. — (10) Ebenda, 1891, Bd. 3, S. 275. — (11) Ebenda, 1892, Bd. 4, S. 58. — (12) Ebenda, 1893, Bd. 5, S. 371 und Comptes rend. de l'Ac, 1890, Bd. 111, 8. 397. — (13) Ebenda, 1897, Bd. 9, S. 199. * Müller, (1) J. f. prakt. Chem., 1868, Bd. 81. S. 452. * Musculus, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1874, Bd. 78, S. 132. — (2) Ebenda, 1876, Bd. 83, S. 333. *Pasleur, L., (1) Ann. de chim. et de phys., 1862, 3. serie, Bd. 64, S. 52. *Pasteur et Joubert, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1876, Bd. 83, S. 1. *Sestmi, Fausto e Leone, (1) Ga- zetta chimica italiana, 1889, Bd. 20, S. 133 und Landw. Versuchsstationen, 1890, Bd. 38, S. 157. * Schützeiiberg'er, P.. (1) Comptes rend. de TAc, 1875, Bd. 80, S. 232 und Bd. 81, S. 1108. -^ Schützenberger et Bourgeois, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1876, Bd. 82, S. 262. *v:m Tieghem, Ph., (1) These de la Faculte des sciences, Paris 1864, Nr. 256. — (2) Comptes rend. de l'Ac, 1864, Bd. 58, S. 210. *Ulpiaui, C, (1) Rendi- conti della Accad. dei Lincei, 1903, Bd. 12, S. 236. ( Mamiskript-Einlauf : SS. Mai 1904.) 4. Kapitel. Die Proteinfäulnis. Von Dr. med. Maktin Hahn, und Dr. A. Spieckermann, 10 Professor an der Universität zu München zu Münster i. W.^) § 20. Umgrenzung des Begriifes. Tier- und Pflanzenkörper, in denen das Leben erloschen ist, ver- fallen der Zei'störung durch Pilze ; die vielfach zusammengesetzten Stoffe, aus denen sie aufgebaut sind, werden in Wasser, Erde und Luft, d. h. 15 in die einfachsten Verbindungen der Elemente zerlegt. Diese Zersetzung ^) Die §§ 20—29 sind von Dr. Spieckermann, die §§ 30 u. 31 von Prof. Hahn be- arbeitet. — 86 — bezeichnet man seit alters als Fäulnis. Sind die zerfallenden Stoffe pflanzlicher Herkunft, so spricht man auch von Vermoderung. Beide Vorg'änge verlaufen gewöhnlich unter Entstehung widerlich riechender Stoife. In reichlichen Mengen werden diese bei teilweisem oder völligem .-i Abschluß der Luft von den faulenden Massen, nur in geringem Grade bei reichlicher Lüftung erzeugt. Dieser längst bekannten Erscheinung hat man im Sprachgebrauch durch eine besondere Bezeichnung Rechnung getragen. Man nennt die ohne die Bildung unangenehmer (rerüche ver- laufende Zersetzung Verwesung im Gegensatz zu der mit Gestank 10 verbundenen Fäulnis. Früher nur vom chemischen Standpunkt aus gedeutet, hat diese Unterscheidung durch die mykologische Forschung eine physiologische Erklärung erhalten. Bei Luftabschluß wird die Zer- setzung durch Anaerobe, bei Luftzutritt durch Aerobe vollführt. Ihrem Wesen nach sind Fäulnis und Vermoderung gleichartig, doch bedingt 15 das verschiedenartige Mengenverhältnis, in dem die wichtigsten Baustoife (Proteine, Fette, Kohlenhydrate) im Tier- und im Pflanzenleib vorhanden sind, wesentliche Abweichungen in ihrem äußerlichen Verlauf. Im Tier- leib überwiegen die stickstott- und schwefelreichen Protein- und Leim- stoffe, während die Kohlenhydrate zurücktreten. Die tierische Fäulnis 20 ist daher durch die Zersetzung der Proteine und die reichliche Bildung basischer Verbindungen des Stickstoffs und flüchtiger, ekelhaft riechender Verbindungen des Schwefels gekennzeichnet. Der Pflanzenleib besteht der Hauptmenge nach aus Kohlenhydraten; bei der pflanzlichen Fäulnis überwiegen daher die Zersetzungen dieser in Säuren. Die dabei ent- 25 stehenden Gerüche bezeichnet man im Sprachgebrauch als dumpfig. Pflanzenteile, deren Zusammensetzung sich mehr der des Tierleibes nähert, wie z. B. die proteinreichen Samen, verhalten sich bei der Fäulnis ganz wie dieser. Die Fäulnis der organischen Abfälle der Natur umschließt also eine soEeihe verschiedenartiger Zersetzungen. In der Biologie hat man sich daran gewöhnt, den Begriff' Fäulnis etwas enger zu fassen und bezeichnet als solche nur die Zersetzung der Proteinstofte, während man die der Kohlenhj^drate und anderer Stoffe als „Gärungen" verschiedener Art ab- getrennt hat. Doch besteht, wie auf Seite 23 des Ersten Bandes 35 bereits ausführlich dargelegt worden ist, ein grundsätzlicher Unterschied zwischen Gärung und Fäulnis nicht, und die Bezeichnung Fäulnis hat nur die Bedeutung einer bequemen Umschreibung des Ausdruckes: Gärung der Proteinstofte. Das große Molekül der Proteine zerfällt bei der Fäulnis nicht glatt 40 in einfache Stücke, sondern wird schrittweise abgebaut, so daß eine große Zahl von Verbindungen mit immer kleinerem Molekül entsteht. Die Zersetzung endet mit den einfachsten Verbindungen der Elemente, wie Ammoniak, Kolilensäure, Schwefelwasserstoff, jMercaptan, Aminen, organischen Säuren u. a. Die verschiedenen Proteine liefern bei der 45 Zersetzung durch die Fäulnispilze im wesentlichen dieselben Abbaustoffe. Daran scheitert auch der Versuch, die Fäulnis nach den Gärungserzeug- nissen weiter zu zerlegen, wie dies z. B. bei den Gärungen der Zucker möglich ist. Lassen auch die bisherigen chemischen Untersuchungen manche Unterschiede zwischen den Fäulniserzeugnissen der einzelnen Pilz- 50 arten erkennen, so sind doch unsere Kenntnisse nach dieser Richtung noch zu gering und unsicher, um danach eine Gruppierung vorzunehmen. Die Analyse eines Gemisches von Fäulnisstoft'en ist eine der schwierigsten Aufgaben, die noch besonders dadurch erschwert wird, daß wir über die — 87 — Konstitution der Proteine nichts wissen und daher auch keinen Anhalt für etwa zu erwartende charakteristische Spaltungsstücke haben. Auch in der Fäulnisfähio-keit scheinen Unterschiede zwischen den verschiedenen Proteinstotien nicht zu bestehen. Bienstock's (1, 2) Angabe, daß Fibrin nur durch strenge Anaerobe zersetzt werde, hat sich als irrtümlich er- s wiesen. Geringe Unterschiede haben neuerdings Pick und Joachim (1) für die Proteine des Blutserums nachgewiesen. Die älteren Untersuchungen über clie Fäulnis, die mit einem Gemisch von Bakterien unbekannter Art angestellt wurden, haben für die Myko- logie nur geringen Wert gehabt. Das schließt nicht aus, daß ihre Er- lo gebnisse für die Physiologie, insbesondere die Kenntnis der Zersetzungen im Darm, und für die Chemie der Proteinstoffe von größter Bedeutung gewesen sind. § 21. Bacterium termo und Bacteriiim vulgare. Unter den mannigfaltigen Lebewesen, die Gottfr. Chr. Ehrenberg i5 in faulenden Flüssigkeiten entdeckte, erschienen ihm einige Arten der GJattungen 3Ionas und Bacterium wegen ihrer winzigen Gestalt und ihrer außerordentlichen Vermehrungsfähigkeit besonders bemerkenswert (s.Bd. I, S. 132). Er sagt von ihnen, daß sie „die Milchstraße der Organisationen für die Sehkraft im kleinsten Räume bilden'" und zählt sie „zu den 20 wichtigsten Einzelheiten der organischen Schöpfung, weil sie die er- staunenswertesten numerischen Mengen und Massen selbständiger Orga- nismen zu bilden eingerichtet sind und oft wirklich bilden". Wegen ihrer für die damaligen optischen Hilfsmittel an der Grenze (lat. termo) der Sichtbarkeit stehenden Kleinheit, nannte er (1) sie Ilonas fermo,2ö Monas crepuscidum (die Dämmerung) und Bacterium termo. Er hielt Monas termo für identisch mit einer Art, die schon der dänische Justizrat und Naturforscher Otto Friedrich Müller (1), der erste, der die kleinsten Lebewesen in ein System im Sinne Linne's ordnete, im Jahre 1773 unter diesem Namen beschrieben hatte. In seinem großen, im Jahre 183830 veröffentlichten Werk über die Infusorien behielt Ehrekberg (2) die beiden Spezies der Gattung Monas bei; Bacterium termo aber erklärte er für identisch mit dem von Müller beschriebenen Yihrio lineola. Felix Düjardin (1), der im Jahre 1841 Ehrenberg's Befunde nach- prüfte, griff auf die alte Bezeichnung Bacterium termo zurück und stellte 35 es mit Monas termo zu einer Art zusammen. Er beschrieb es wie folgt: „Gestalt zylindrisch, Länge 2—3 f.i, Dicke 1,0—1,2 1.1, oft paarweise ver- bunden, mit zitternder Bewegung." Bacterium termo ist in der Folge noch von vielen anderen Beobachtern in faulenden Flüssigkeiten gesehen worden. Cohn (1), Perty (1), Sanderson (1) und Eidam (1) haben seine^o Lebensbedingungen erforscht. Doch haben ihre Angaben nur noch historischen Wert. Als dann im Laufe der sechziger Jahre des ver- gangenen Jahrhunderts Pasteur die von Kützing begründete Lehre von den spezifischen Gärungserregern an vielen Beispielen bewies, da neigte man zu der Ansicht, daß auch die Fäulnis das Werk eines bestimmten 45 Spaltpilzes sei, und im Jahre 1872 sprach Cohn (2) den Satz aus: „Die Fäulnis ist ein von Stäbchen bakterien {Bacterium termo) erregter chemischer Prozeß." Den Vertretern der Gattung Monas schrieb er eine neben- sächliche Bedeutung für die Fäulnis zu. Cohn's Anschauung stützte sich nur auf das stetige Vorkommen gewisser, alle andern Arten an Zahl weit 50 überwiegender Stäbchenbakterien in faulenden Flüssig-keiten. Den zwingenden Bew^eis durch den Versuch zu erbringen, war ihm nicht mög- lich, denn noch fehlte ein V^erfahren zur Trennung und Reinzüchtung der Spaltpilzarten. 5 So kann es denn nicht Wunder nehmen, daß Pasteue (1) in seinen schon im Jahre 1863 veröffentlichten Untersuchungen über die Fäulnis dem Baderium termo eine ganz andere Eolle zuwies als Cohn. Zwei Jahre zuvor hatte er zum ersten Male nachgewiesen, daß es Bakterien gebe, die nur bei völligem Abschluß des Sauerstoffes Gärung erregen, 10 und den Tihrion huiyrique als den ersten Vertreter dieser von ihm als Anaerobe bezeichneten Pilzklasse beschrieben. Wenige Monate vor seiner Veröffentlichung über die Fäulnis folgten seine Beobachtungen über die anaerobe Gärung des weinsauren Kalkes. Schon befestigte sich in ihm die Anschauung, daß nur die Anaeroben Gärungserreger (ferments zymiqties) 15 seien. So suchte er denn auch die Erreger der Fäulnis unter den An- aeroben. Seine Ansicht ging dahin, daß sie allein befähigt seien. Protein in einfachere, aber immer noch zusammengesetzte organische Verbindungen zu zerlegen. Dagegen fiele den Sauerstoff lieben den Kleinlebewesen der Fäulnisflora, wie Bacterium termo und den Monaden, die Aufgabe zu, den 20 Sauerstoff zu verzehren, dadurch den Anaeroben das Leben zu ermög- lichen und die von ihnen erzeugten Spaltungsstücke des Eiw eißmoleküls zu den einfachsten Verbindungen der Elemente abzubauen. Sei also die Fäulnis nur bei Anwesenheit strenger Anaeroben möglich, so sei sie doch am vollkommensten bei gleichzeitiger Anw^esenheit der Aeroben. 25 Einen strengen Beweis für seine Fäulnistheorie hat Pasteuk so wenig wie Cohn erbracht. Auch unser Wissen über die Fäulnispilze hat er, dem morphologische Untersuchungen ja fern lagen, nicht be- reichert, und mit souveräner Verachtung aller botanischen Sj'stematik stellt er Vibrio lineola zu den Anaeroben, gleichzeitig aber Bacterium aotermo zu den Aeroben. Dennoch ist er mit seiner Ansicht über die Arbeitsverteilung bei der Zersetzung der Proteine unter die Anaeroben und Aeroben den wirklichen Verhältnissen ziemlich nahe gekommen. Eine Klarstellung der verschiedeneu Anschauungen über die Be- deutung der in faulenden Flüssigkeiten lebenden Spaltpilze wairde erst 35 nach Einführung des Plattenverfahrens in die bakteriologische Technik möglich. Es war Rosenbach (1), der zuerst im Jahre 1884 die Flora faulender Stoffe auf diese Weise analysierte. Er kam zu dem Ergebnis, daß die als Bacterium termo bezeichneten Stäbchenbakterien mehreren Arten angehörten. Er beschrieb deren drei unter den Namen Bacillus AQ saprogenes I—IIL Doch ist seine Beschreibung so kurz gehalten, daß es schwer ist, zu erkennen, welche der jetzt genauer bekannten Arten er vor sich gehabt hat. Immerhin gebührt ihm das Verdienst, das Bacterium termo aus der bakteriologischen Systematik beseitigt zu haben. Wenn man auch jetzt noch zuw^eilen auf diese Bezeichnung stößt, so 45 kommt ihr nur noch der ('harakter einer bequemen Umschreibung des Wortes „Fäulnisbakterien'' zu. Ein Jahr später als Rosenbach veröffentlichte Hauser (1) eingehende Untersuchungen über die Spaltpilze in faulenden Stoffen. Er gewann drei nahe verwandte Arten in Reinzuchten. Nicht nur für die Lehre 50 von der Fäulnis, sondern auch für unsere Kenntnisse der allgemeinen Eigenschaften der Bakterien hat Hauser's Arbeit Bedeutung gehabt. An seinen drei Fäulnispilzen legte er zum ersten Male mit Sicher- heit dar, daß manche Spaltpilzarten einen weiten Formenkreis durch- — 89 — laufen, eine Eig'entümlichkeit, um die gerade in jener Zeit ein heißer Streit der Meinungen tobte. Es zeugt von der Wiclitigkeit, die Hauser der Entdeckung der AVandelbarkeit der Zellformen dieser Pilze beilegte, daß er ihnen deshalb den Genusnamen Proteus gab. Eine kurze Kenn- zeichnung dieser in mehrfacher Beziehung interessanten Spaltpilze soll 5 in den folgenden Zeilen gegeben werden. Die Zellen des Proteus vulgaris haben meist eine Länge von 0,9 bis 1,2 n und eine Breite von 0,4—0,6 jf<. Fast stets sind sie zu Paaren vereint. Neben diesen Kurzstäbchen kommen aber auch gestreckte Ge- stalten vor; recht häufig sind solche von 3,7 u Länge. Ganz besonders 10 kräftige Zellen erreichen zuweilen eine Länge von 6 iii und darüber bei einer Breite von 0,9 /<. Die Fig. 4 auf Tafel 11 im Band 1 gibt davon Abbildungen. Die reiche Zahl von Geißeln läßt auf kräftige Eigen- bewegung schließen. Diese Fähigkeit kommt den Proteusarten auch in hohem Maße zu und äußert sich nicht nur in einer schießenden Vorwärts- 15 bewegung, sondern zugleich auch in einer Drehung um die Längsachse. Stäbchenpaare beschreiben Doppelkegel, deren Scheitel an der Stelle des Zusammenhanges liegt. Einzig dastehend im gesamten Bakterienreiche ist Proteus vulgaris hinsichtlich der von ihm entwickelten Bewegungs- größe. Sie erreicht ein so hohes Maß, daß ein fester Nährboden, der 20 nur 5 Proz. Gelatine enthält, den Schwärmern keinen Widerstand zu leisten vermag; sie verbreiten sich darauf nach allen Seiten. Will man dieser Schwärmung vorbeugen, so muß man den Gelatinezusatz auf 10 Proz. erhöhen. Außer den bisher genannten Zellgestalten findet man in Zuchten auf Nährgelatine auch Spirillen von 2—4 Windungen, dann Fadenzellen, 25 deren Länge bis zu 100 [i anwachsen kann, und endlich Spirulinen, also Fäden, die zu einer Schleife gebogen und deren beide Hälften dann zopfartig verflochten sind. Unter besonderen Umständen kommt es zur Bildung von Involutionsformen; die Zellen schwellen birnälmlich auf, und es entstehen so Gebilde, die entweder an Spermatozoen oder an 30 Hanteln u. dgl. m. erinnern. In noch höherem Maße hat die zweite von Hauser beschriebene Art, Proteus mirahilis, die Eigenschaft, solche Involutionsformen zu bilden. Sonst ähnelt sie Proteus vulgaris sehr, ebenso die dritte Art, Proteus ZenJceri, die sich von den anderen durch die etwas geringeren Aus- 35 maße ihrer Zellen und die Unfähigkeit, Gelatine zu verflüssigen, unter- scheidet. Spätere Untersuchungen haben Hauser (2) zu der Anschauung ge- führt, daß seine drei Fäulnispilze nicht scharf trennbare Spezies, sondern Kassen einer x\rt, des Proteus vulgaris, darstellen, die leicht in einander 4o übergehen. Dagegen bemerkt Czaplewski (1) in einer Anmerkung zu einer Arbeit von Mouginet über einige Fäulnisbakterien, daß nach seinen Untersuchungen Proteus Zcnheri mit einem anderen, von Kurth (1) aus dem Darminhalt von Hühnern gezüchteten Fäulnispilz, dem Bacterium Zopfii, identisch sei. Dieses ist auch von Kuhn (1) bei der Leichenfäulnis 45 stets aufgefunden worden. Proteus vulgaris hat im Laufe der Zeiten seinen Namen verschiedentlich geändert. In den neueren mj^kologischen Werken heißt er bald Bacillus Proteus vulgaris, bald Bacillus vulgaris oder Bacterium vulgare. Letztere Be- zeichnung wird auch hier in der Folge benutzt werden. Bacterium vulgare bo tritt in der Natur überall da auf, wo organische Stoffe der Fäulnis ver- fallen. Endosporen hat man bei ihm nicht nachweisen können. Doch ist es außerordentlich unempfindlich gegen die verschiedensten physikalischen — 90 — und chemischen Einwirkungen. In rein mineralischen Nährlösungen findet es zwar kein Fortkommen, doch ist es nach C. Fränkel (1) auf Eiweißstoffe für seine Ernährung nicht angewiesen. Sehr mannigfaltig sind seine chemischen Leistungen. Es zersetzt nicht nur Proteinstoffe, ."> worüber später mehr gesagt werden soll, sondern vergärt auch Glucose, Saccharose und Lactose zu organischen Säuren. Bei der Gärung der erst- genannten zwei Zucker entstehen, wie zuerst Liboeius (1) feststellte. Gase und zwar nach den Untersuchungen von Th. Smith (1) und L. H. und E. Pammel (1) ein Gemisch von Kohlensäure und Wasserstoff. Als 10 Gärungssäuren führen Gaillard Essigsäure und Bienstock (1) Bern- steinsäure an. Doch haben Tissiek und Martelly' (1), Tissier und Gasching (1), sowie Weber (1) auch Stämme beobachtet, die Zucker über- haupt nicht oder nur Glucose und Saccharose, nicht aber Lactose ver- goren. Dieses abweichende Verhalten der verschiedenen Stämme des 15 Pilzes ist ein Ausdruck seiner großen Neigung zur Variation. Das Verhalten der verschiedenen Eassen gegen die Ziickerarten ändert sich, wie Webe>r (1) festgestellt hat, bei längerer Züchtung anf den Labora- toriumsnährböden in starkem Maße. Es sei, um das Bild des Gärver- mögens des Pilzes zu vervollständigen, erwähnt, daß er nach den Unter- 2osucliungen von Brodmeier (1), sowie von Tissier und Martelly (1) auch Harnstoff vergärt. An Enzianen scheidet er nach Fermi und Montesano (1) Invertase, nach Tissier und Martelly (1) Lab, Lipase und Trypsin ab. Auch in der pathologischen Mykologie spielt Badcrmm vulgare eine wichtige Rolle. Darüber findet man einige kurze Angaben in einem der 25 folgenden Paragraphen. Wer sich über die umfangreiche Literatur, die sich mit diesem Pilz befaßt hat, unterrichten will, sei auf die von Meyerhof (1) gegebene Zusammenstellung verwiesen. Nahe Verwandte (vielleicht auch nur Rassen) des Baderium vulgare sind vermutlich der von Holschewnikofe (1) beschriebene, sich durch 30 besonders starke Schwefelwasserstoffbildung auszeichnende Proteus sul- fureus, sowie ein von Jäger (1) aus faulem Wasser erhaltener Spaltpilz, der in seinen Zuchten einen grün fluoreszierenden Farbstoff erzeugt. In welchem Maße die Fähigkeit zur Variation bei den Bakterien der Proteusgruppe ausgebildet ist, hat sich erst in neuerer Zeit ergeben, 35 seitdem man in dem später zu besprechenden Agglutinationsphänomen ein differentialdiagnostisches Hilfsmittel hat, das gestattet, auch Unter- schiede im chemischen Bau der Bakterienzellen mit Sicherheit nach- zuweisen. Die von Pfaundler (1) und S. Wolf (1) in dieser Richtung angestellten Untersuchungen haben ergeben, daß auch mit den üblichen 40 Mitteln nicht mehr unterscheidbare pathogene Stämme ein verschiedenes Verhalten bei der Agglutination zeigen und dieses auch längere Zeit bei weiterer Züchtung auf künstlichen Nährböden bewahren. § 22. Eiiiij[?e farbstoifbildeiide Fiiiilnisl)akterieii. (B. prodigiosum, 15. fluoresceus liciuefacieus, K. pyocyaneum.) 45 Ein häufiger Bewohner faulender Stoffe ist das schon wiederholt erwähnte Pigmentbakterium. Baderinm prodigiosnm. Es spielt nicht nur in der Geschichte der Bakterienlehre eine Rolle, da an ihm manche Fragen von allgemeiner Bedeutung geprüft worden sind, sondern auch in der Kulturgeschichte der Völker. Das „Wunderblut" an den Hostien 50 im Mittelalter war sicherlich nichts weiter als die blutroten Zoogiöen — 91 — dieses Spaltpilzes; religiöser Wahn hat ihm Hekatomben von Menschen geopfert. Gelegentlich eines solchen A\'unders, das im Jahre 1819 die ganze Provinz Padua in Schrecken versetzte, da wochenlang auf den verschiedensten Speisen blutrote Flecken auftraten, erkannte der italie- nische Arzt Sette (1), daß diese belebt seien und daß man durch Über- 5 tragung kleiner Mengen auch gesunde Nahrungsmittel „blutig" machen könne. Bei einer Prodigiosus-Epidemie in Berlin im Jahre 1848 entdeckte dann Ch. Ehrexbeeg, daß die ,.Blutstropfen" sich aus ovalrundlichen Zellen von 0,5 — 1.0 ii Länge zusammensetzen. Wegen ihrer Gestalt und der an ihnen zuweilen wahrgenommenen Bewegungsznstände, reihte lo Eheenbekg den Pilz in das Genus Monas als neue Art. Ilonas prodigiosa, ein. CoHN hat diesen Namen dann in Micrococcus prodigiosns umgewandelt, während man jetzt meist, dem Beispiele Flügge's folgend, den Pilz zu den Stäbchenbakterien zählt und ihn daher als Baderimn prodigiosum oder Bacillus prodigiosns bezeichnet. Betreffs der Gestalt seiner Zellen 15 zeigt Bacferium prodigiosum wie Bacterinm vulgare einen ziemlich großen Formenreichtum. Auf den üblichen schwach alkalischen Nährböden bildet es sehr kurze, fast sich der Kokkenform nähernde Stäbchen, in schwach sauren Lösungen — 0.3 — 0,4 g Weinsäure im Liter — nach den Unter- suchungen von Wasserzug il) dagegen langgestreckte Stäbchen und 20 Fäden. Doch treten bei Ueberimpfung von Zuchten, die längere Zeit in sauren Nährböden geführt worden sind, auf solche von alkalischer Eeaktion sofort wieder die kurzen Formen auf. In jungen Zuchten zeigt der Pilz lebhafte Schwärmzustände, wie Schottelius (1) nachwies. Eine Abbildung seiner Schwärmer gibt Fig. 3 von Taf. II in Bd. 1. 25 Die Gelatine wird von Baderium prodigiosum verflüssigt. In üppigen roten Zooglöen wächst es auf gekochten Nahrungsmitteln aller Art und macht sich in den heißen Sommermonaten dadurch oft sehr unliebsam bemerkbar. Auf Kartoffeln erzeugt es einen deutlichen Geruch nach Trimethylamin und Ammoniak. Zucker vergärt es, nach den Unter- 30 suchungen von Libokius (1), Scheuelen (1), Fermi und Montesano (1), sowie BiExsTocK (1) zu Ameisensäure und Bernsteinsäure. Liboeius und Schottelius beobachteten in seinen Zuchten auch Gasbildung, Ritter (1) bestreitet, sie. Vermutlich sind beide Angaben richtig, denn sowohl das Gärungs- wie auch das Peptonisierungsvermögen des Pilzes sind nach 35 Beijerinck's (1) Angaben sehr der Variation unterworfen. Die Ab- weichungen der Rassen, die aus lange auf den Laboratoriumsnähr- böden gezüchteten Kulturen entstehen, sind so groß und beständig, daß man sie ohne Kenntnis ihrer Vorgeschichte für gut charakterisierte Arten halten würde. Auch das von K. B. Lehmann und A. Neumann fest-w gestellte Vermögen des Pilzes, Harnstoff zu vergären, ist nach Beob- achtungen von Mann (1) anscheinend sehr variabel. Baderium prodi- giosum erzeugt nach Gorini (1) auch Lab. Das Casein der Milch koagu- liert es, doch spielt hierbei neben dem Lab wohl auch die aus der Lactose gebildete Säure eine Rolle. Levy und Pfersdorff (1) haben 45 auch in den getrockneten Bakterienzellen Lab und Invertase nachweisen können. Ueber den Farbstoff des Baderium prodigiosum und den Einfluß der Lebensbedingungen auf seine Bildung findet man im 12. und 13. Kapitel des I. Bandes nähere Angaben. Nach den Untersuchungen von Marx (1) und Bertarelli (1) erzeugt der Pilz ein ziemlich starkes 50 intrazellulares Gift und wirkt in größeren Mengen in den Tierkörper einverleibt toxisch und auch infektiös. — 92 — Dem Bactennm prodigiosum nahe verwandt, vielleicht anch identisch mit ihm, ist das von Breunig in der Kieler Bucht gefundene Baderium MJiense und ein von Auche (1) und du Bois Sai^t-Serrix (1) studierter Spaltpilz, der auf faulenden Fischen vorkommt und zuweilen die Eot- ofärbung der Sardinen veranlaßt. Er unterscheidet sich von Baderium prodigiosum dadurch, daß er auch bei 37 — 39 ", dieses nur bei niederer Temperatur Pigment bildet. Eine andere rote Art ist der von Eidam (1) in faulendem Hühnereiweiß gefundene Bacillus erythrosporus, bei dem der Farbstoff seinen Sitz in den Endosporen hat. 10 Noch ein anderes Pigmentbakterium findet man häufig in faulenden Stoffen. Es ist dies Baderium (Bacillus) fluorescens liquefaciens, das seinen Namen deshalb führt, weil es auf den Laboratoriumsnährböden einen grünen fluoreszierenden Farbstoff bildet und Gelatine verflüssigt. Es ist in der Natur weit verbreitet, ein ständiger Bewohner der Wässer und 15 des Bodens. Auch in Thermalquellen hat es A^'ITTLIN (1) als den ein- zigen Vertreter bakteriellen Lebens wiederholt gefunden, andererseits ScHMELK (1) im "Wasser norwegischer Gletscher. Zuweilen verirrt es sich in die Normallösungen (Titerflüssigkeiten) der Chemiker und kann, wie eine Beobachtung Beck's (1) zeigt, den Titer verändern. Es wächst 20 in schlanken Stäbchen und längeren Fäden von 0,4 /< Breite und 1.4 bis 6,0 /.i Länge. Die Stäbchen besitzen eine polare Geißel. Endosporen hat man niemals gefunden. Das Milchcasein peptonisiert der Pilz ohne es vorher zu fällen. Zucker verändert er nicht. Er wächst nur bei reichlicher Luftzufuhr. Nach Emmeeling und Eeisee (1) vergärt er 25 Harnstoff. Fermi und Montesako (1) haben in seinen Zuchten Invertase nachgewiesen. Ihm außerordentlich ähnlich ist ein anderer Spaltpilz, das in grünem Eiter von Gessaed (1) entdeckte Baderium ivjocijaneum (Bacillus pyo- cijaneus), das im Gegensatz zu dem harmlosen Baderium fluorescens lique- 30 faciens zuweilen auch als Krankheitserreger auftritt. Es kommt auch im Boden, im Wasser und Mist vor, ist aber doch bisher seltener als das letztgenannte gefunden worden. Von diesem unterscheidet es sich da- durch, daß es neben dem gelbgrünen Pigment noch ein blaues, das Pyo- cyanin, bildet. Auch gedeiht es besser bei 37 ", jenes bei Zimmertemperatur. 35 Ferner koaguliert es das Milchcasein vor der Peptonisierung. Doch hat EuzicKA (1) auch Stämme mit den Eigenschaften des Baderium fluorescens liquefaciots gefunden, die Pyocj^anin bildeten. Umgekehrt haben Jordan (1) und Süllivan (Ij nachgewiesen, daß man durch ge- eignete Ernährung Baderium pijocyaneum zwingen kann, nur eins der 40 beiden Pigmente zu bilden; doch ist es ihnen nicht gelungen, auf diese AVeise Baderium fluorescens lirpicfaciois zur Erzeugung von Pyocyanin zu veranlassen. Dagegen gewöhnen sich nach den Untersuchungen Rüzicka's manche Stämme des Baderium fluorescens liquefaciens durch längere Züch- tung bei 37 " an diese Temperatur und bilden dann einen mehr bläulichen 45 Farbstoff, während Baderium pijoci/ftneum bei längerem Aufenthalt in stark gelüftetem Wasser die Fähigkeit Pyocyanin zu erzeugen bis zu einem gewissen Grade einbüßt. Man geht daher vielleicht mit der An- nahme nicht fehl, daß Baderium pyocijaneum eine pathogene Rasse des Baderium fluorescens liquefaciens ist, die sich den andersartigen Lebens- 50 bedingungen angepaßt hat. Man findet in der Literatur noch eine ganze Reihe von Spaltpilzarten, die einen grünen fluoreszierenden Farbstoff bilden und Gelatine ver- flüssigen. Sie sind vermutlich größtenteils Rassen der beiden hier be- - 93 — schriebenen Arten. Eeminio Niederkorn (1) hat einige von ihnen ein- gehender ant' ihre Verwandtschaft untersucht. Ueber die Farbstoffe dieser Bakterien findet man das Wissenswerte im i^ (39 des 12. Kapitels des I. Bandes zusammengestellt angegeben. § 23. Bacterium coli conimime und die Darmfäuliiis. 5 Von den bei Anwesenheit von Sauerstoff w^achsenden Fäulnisbakterien muß hier noch einer Spezies etwas eingehender gedacht werden. Es ist dies Bacierium coli commune, ein Spaltpilz, der in faulenden Stoffen häufig, stets aber im Darmkanal des Menschen und aller daraufhin bisher unter- suchten Tiere gefundeai worden ist und im Kot alle anderen Pilze an 10 Zahl bei weitem überwiegt. Escherich (1) hat es, nachdem sein Vor- kommen im Darm schon von Emmerich (1) beobachtet worden war, zuerst genauer untersucht und beschrieben. Es ist ein schlankes Stäbchen von 0,4 /i Breite, dessen Länge je nach den Ernährungs- und Züchtungs- bedingungen schwankt, meist 2—3 f.i beträgt, aber auch bis auf 0,5 f.i 15 zurückgehen kann. Meist tritt es in zweistäbigen A'erbänden auf; zu- weilen sieht man in Gelatinekulturen auch bis zu 6 u lange Zellfäden. Seine Schwärmbewegungen sintl ziemlich schwerfällig. Endogene Sporen hat man bisher bei ihm nicht beobachtet. Die Nährgelatine wird von ihm nicht verflüssigt. In peptonhaltigen Lösungen erzeugt es Ammoniak 20 und Indol (vgl. S. 106). Glucose, Saccharose, Lactose vergärt es unter kräftiger Gasentwicklung zu organischen Säuren und wächst bei ihrer Gegenwart auch unter Abschluß der Luft. Die Fähigkeit, Lactose zu vergären, fehlt aber manchen Stämmen. Das Gärungsgas besteht nach den Untersuchungen von Fremlin (1), Th. Smith (2), ('hantemesse und 25 WiDAL (1), Lembcke (1), L. H. und E. Pammel (1) aus Wasserstoff" und Kohlensäure. Das Mengenverhältnis beider schwankt bei den einzelneu Stämmen und nach den Ernährungsbedingungen auch bei demselben Stamme sehr. In Betreff' der durch diesen Spaltpilz gebildeten Säuren sei auf das 6. Kapitel des IL Bandes verwiesen. Bacterium coli ist der wichtigste 30 Vertreter einer sehr artenreichen Gruppe von Spaltpilzen, die sich mor- phologisch und physiologisch nur wenig unterscheiden und durch ihre ausgesprochene Neigung zur Variation die Difterentialdiagnose noch er- schweren. Beijerikck (2) hat sie in eine natürliche Gattung Aerobacter zusammengestellt, zu der auch Bacterium lactis aerogenes {A. aerogenes) 35 gehört. Er unterscheidet deren Arten nach ihrem Wachstum auf festen Nährböden und ihrem Gärvermögen. Alle mit Ausnahme des Aerobacter coli I Bacterium coli) spalten Indican in Glucose und Indoxyl, das sich an der Luft zu Indigo oxydiert. Dagegen stellt Beijerinck in die Gattung Aerobacter nicht eine nach Ansicht der meisten anderen Bakteriologen 4o dem Bacterium coli nah verwandte Spezies, nämlich den Erreger des Unterleibstyphus, Bacterium tijphi. Die Aehnlichkeit beider ist so groß, daß es eine der undankbarsten Aufgaben der pathologischen Mykologie ist, sie nebeneinander im Wasser nachzuweisen. Andere VerAvandte des Bacterium coli sind die sog. Paratyphusbakterien {Bacterium i^ IKiratijphosum) zu denen die im § 29 zu besprechenden Bakterien der Fleischvergiftungen gehören, ferner das von Loeffler (1) entdeckte Bacterium typhi murium, das sich zur Bekämpfung der Feld- und Haus- mäuse, da es für andere Tiere und den Menschen nicht pathogen ist, sehr eignet und vielfach mit Erfolg angewendet worden ist. Auch im 50 - 94 — Molkereibetriebe, bei der Teiggäriing- und vielen anderen Vorgängen der Gärungsgewerbe spielen die „Colibakterien", wie man sie liäufig gemein- sam bezeichnet, eine Rolle. Eine sichere Unterscheidung der vielen Arten und Rassen ist häufig nur mittels des Agglutinationsphänomens möglich. 5 Untersuchungen in dieser Richtung sind insbesondere von Pfaundler (1), RoTHBERGER (1) uud ToTsuKA. (1) ausgeführt worden. Wer sich über die kaum übersehbare Literatur über diesen Pilz unterrichten will, sei auf die Zusammenstellungen von Ide (1), Kiess- LiNG (1), Radzievski (1) fenicr auf die Monographie von Escherich und 10 Pfaundler im Handbuch der pathogenen Mikroorganismen von Kolle und Wassermann aufmerksam gemacht. Dort findet man auch eingehende Angaben über die pathogenen Rassen des Pilzes, deren hier sonst keine Erwähnung geschehen kann. Dagegen muß hier noch Einiges über die Rolle gesagt werden, 15 die das im Darm stets vorhandene Bacteriuni coli bei den dort ver- laufenden Zersetzungen spielt. Die Forschungsergebnisse der letzten Jahre machen es sehr wahrscheinlich, daß es die Aufgabe hat, die Darmfäiiliiis innerhalb der dem Körper unschädlichen Grenzen zu halten und die Entwicklung schädlicher Bakterien zu verhindern. Fäulnis 20 findet nur in den als Dick- und Mastdarm bezeichneten Teilen des Darmes statt. Der aus dem Magen in den Dünndarm gelangende Speise- brei hat eine schwach saure Reaktion und enthält große Mengen gär- fähiger Zuckerarten, die durch die Milchsäurebakterien — nach den Untersuchungen Escherich's das Bacteriuni Jactis aerogenes — zum Teil 25 vergoren werden, so daß der Dünndarminhalt stets stark sauer ist. In dem Maße, wie sich der Speisebrei dem unteren Ende des Dünndarmes nähert, nimmt seine saure Reaktion infolge der Neutralisierung durch den alkalischen Darmsaft ab, während gleichzeitig der größte Teil der Nahrungsstotte gelöst und resorbiert wird. Beim Eintritt in den Dick- 30 dann ist der Speisebrei neutral. Er enthält, wie Macfadyen, M. Nencki und Sieber (1), denen wir die Kenntnis dieser Vorgänge vorwiegend verdanken, festgestellt haben, noch ein Siebentel des für den Körper verwertbaren Nahrungsproteins, das nun der Fäulnis verfällt und dem Körper dadurch entzogen wird. Mit dem Eintritt des Speisebreies in 35 den Dickdarm steigt die bis dahin geringe Zahl der in ihm enthaltenen Bakterien ins Ungeheure und zwar besteht diese Flora fast ausschließ- lich aus Bacteriuni coli commune. Es überwiegt von da ab in den Speise- resten bis zu ihrem Austritt aus dem Körper. Das plötzliche Ueberhand- nehmen dieses Pilzes ist nicht etwa auf schnelle Vermehrung seiner mit 40 der Nahrung aufgenommenen Vertreter zurückzuführen, denn auch bei Ernährung mit sterilisierter Nahrung tritt es ein, wie Ballner (1) feststellte. Man muß vielmehr annehmen, daß er seinen ständigen Auf- enthalt im Darm hat, und zwar, wie Kohlbrugge (1), Rahner (1) und Ballner nachgewiesen haben, in dem sog. Blinddarm, zu dessen Schleim- 45hautzellen er in einer Art symbiotischen Verhältnisses steht. Für die von Escherich schon vermuteten engeren Beziehungen zwischen Bacteriuni coli commune und dem Körper spricht auch die Beoljachtung von H. Smith (1) und Kreisel (1), daß das Serum eines Individuums die Colibakterien des eigenen Darmes agglutiniert, nicht aber oder nur in geringerem Grade 50 die Bakterien anderer Individuen. Man nennt daher Bactcrinm coli commune das obligate oder körpereigene Darmbakterium im Gegensatz zu den aus der Nahrung stammenden ,. wilden" Bakterien. Zu ihnen gehören auch die proteinzersetzenden sporenbildenden luftliebenden und - 95 — luftscheuen Arten. Gewinnen sie einmal die Oberhand, so ist nach den Beobachtung-en von Rodella (1) und Klein (1) die Folge stets eine schwere oft tödliche Entzünduns- des Darmes. Darübei-, wie Badcrinm coli commnnc die Lebenstätigkeit diesei' Pilze vermutlich hemmt, wird weiter unten Einiges mitgeteilt werden. Weitere Angaben über die 5 Darmfäulnis findet man im 22. Kapitel des II. Bandes. Wer einen tieferen Einblick in die für die Physiologie der Ernährung so wichtigen biologischen Vorgänge im Darm gewinnen will, dem seien als Wegweiser durch die reiche Literatur die Zusammenstellungen von Escherich (2) über die älteren, von Kohlbrugge (1) über die seit 1887 verötfentlichten Arbeiten lo empfohlen. Es können hier nicht alle bei der Fäulnis sonst noch vorkommenden Sauerstoff liebenden Pilzarten aufgezählt werden, zumal man über ihren Anteil am Fäulnisvorgange bisher wenig weiß. Erwähnt sei nur, daß neben den Stäbchenbakterien auch besonders im Anfange der Fäulnis is Vertreter der Coccaceen stets gefunden werden, so der in der Natur ziemlich häufige Micrococcns flavus (FLtJGGE) Lehm, und Neum. und die als die Erreger von Eiterungen bekannten, weit verbreiteten Micrococcus {Staphiihcoccus) pyogenes (Rosexbach) Lehm, und Neu^i. und Streptococcus pijogcnes Rosembach. Auch die schon an anderer Stelle dieses Hand- 20 buches beschriebenen kochfesten Bakterien, wie Bacillus subtilis, Bacillus mesentericus und andere verwandte Arten, sind bei der Fäulnis oft beteiligt. § 24. Die luftscheiieu räulnisbakterieii. Sondenmg der Fäulniserreger in zwei Gruppen. Einfluß des Nährbodens auf die 25 Fäulnisflora. Die technischen Schwierigkeiten, die die Reinzüchtung der strengen Anaeroben selbst jetzt noch bietet, sind wohl die Ursache gewesen, wes- halb die Untersuchung der in faulenden Stolfen lebenden luftscheuen Pilze anfangs etwas vernachlässigt worden ist, so daß wir unsere Kennt- 30 nisse über sie vorwiegend neueren Arbeiten verdanken. Zwar hatte Pasteur schon im Jahre 1877 mitgeteilt, daß der von ihm in faulenden Flüssigkeiten entdeckte, pathogene Vihrion septiqne Proteinstoffe zersetze. Koch und Gaefky haben diesen Pilz dann eingehender untersucht und Bacillus oeclematis maligni genannt. Aber erst Liborius (1) hat ihn im 35 Jahre 1886 in Reinzucht auf festem Nährboden gewonnen. Nach den Angaben Bei.jerinck's (2, 3), der ihn Proteohacter septicum nennt, ist er ein häufiger Bewohner faulender Stoffe. Liborius hat gleichzeitig noch eine andere anaerobe Spezies rein gezüchtet, die er wegen der Form ihrer Sporangien und des von ihr in eiweißhaltigen Nährböden erzeugten 4o Fäulnisgestankes Clostridium foetidum nannte. Nexcki und seine Schüler haben einige Jahre später durch eingehende chemische Untersuchungen festgestellt, daß diese Pilze die Proteinstoffe in hohem Grade zersetzen. Ebenso taten dies einige von Lüderitz (1) aus Boden gezüchtete Anae- robe und der von Bollixger und Eser entdeckte, aber erst von Kitasatois (3) auf festen Nährböden reingezüchtete Erreger des Rauschbrandes, Bacillus Chauvoei. Weil diese Pilze in der Natur anscheinend weit ver- breitet sind, so ist es möglich, daß sie auch bei der spontanen Fäulnis beteiligt sind. Sakfelice (1), der im Jahre 1893 neun anaerobe Arten aus faulenden Infusen züchtete, g'laubt. daß eine Anzahl von ihnen mit so - 96 den von Liborius nnd Lüderitz beschriebenen identisch sei. Doch sind seine Beschreibung-en zu kurz, und es fehlen besonders alle Angaben darüber, welche Bedeutung diese Pilze für die Fäulnis haben. Erst im Jahre 1899 und in den folgenden Jahren haben Bienstock, Beijerinck, 5 TissiER und Martellt u. a. planmäßige Untersuchungen der in faulenden Stoffen lebenden Anaeroben begonnen, so daß wir jetzt eine Eeihe ziem- lich gut charakterisierter Arten kennen. Der wichtigste dieser anaeroben Fäulnispilze ist der von Bienstock (1, 2) im Jahre 1899 entdeckte Bacillus pntrificus. Bienstock (3) hatte 10 ihn schon im Jahre 1884 bei seinen Untersuchungen über die Flora des Darmes im Kote gefunden, ihn damals aber mit einer aeroben Art in Mischkultur vor sich gehabt und ihn daher als Aeroben beschrieben. Er ist in Erde, faulendem Dünger, Kloakenjauche stets anzutreffen. TissiER (1) hat ihn auch 15 im Mekonium, Klein (2j stets im Dickdarm gefunden; auch einer der von Rodella (1) im Kote Neugeborener stets nachgewiesenen streng 20 anaeroben Pilze ist vielleicht mit ihm identisch. Meist ein harmloser Saprophyt, scheint er nach Tavel's (1) Beobachtungen gelegentlich 25 auch bei der Erzeugung von Abscessen im Darm neben anderen Bakterien beteiligt zu sein. Tissier und Martelly (1) fanden 30 ihn stets bei der Fäulnis des Fleisches. Nach Klein ist er der wichtigste Er- reger der Leichenfäulnis. Identisch mit ihm ist höchst- 35 wahrscheinlich eine von Beijerinck (1) bei der Fäulnis stets beobachtete Art, die er Froieohacter sl'afol nennt und für die wichtigste Fäulnis- bakterie hält. Bacillus putrificus wächst in 5 — 6 /^i laugen, 0,8 ,« 40 breiten, schlanken Stäbchen mit vielen, peritrich angeordneten, langen Geißeln; in Flüssigkeiten entstehen auch sehr lange Zellfäden. Bei 30 — 40 ^ bildet er ovale Endosporen, die in den Sporangien so angeordnet sind, daß sogen. Trommelschlägel entstehen (vgl. die Fig. 18). Sie können ohne Schädigung drei Minuten lang in kochendem Wasser verweilen. Der 45 Pilz wächst in zuckerhaltigen und zuckerfreien Nährböden bei völligem Luftabschluß unter starker Gasentwicklung. Gelatine verwandelt er in eine faulig riechende Flüssigkeit. Zucker vergärt er nicht, dagegen Harnstoff. Er scheidet ein sehr kräftig wirkendes tiyptisches Enzym ab, das Proteinstoffe bis zu Aminen abbaut. Doch kommen auch 50 Stämme mit sehr schwacher proteolytischer Fähigkeit vor. Beijerinck (3) betont, daß sein Froieohacter skiiol große Neigung zur Variation habe; er bezeichnet seine Rassen als „Skatolbakterien". Nicht so ständig aber doch sehr häufig haben Tissier und Mar- jf^'i^f. IS. Bacillus puirificus. Stäbchen, Sporangieu (Tromnielschläg-el) und Sporen aus alter Traubenzuckeragar-Stichzucht. VergT. 1000. Nach Bienstock. — 97 — TELLY in faulendem Fleisch noch drei andere streng- anaerobe Stäbchen- bakterien g-efiinden. Es sind dies der von Fränkel aus gashaltig-en Gescliwüren. später auch aus Kadavern gezüchtete Bacillus pc)fringens und zwei früher anscheinend noch nicht beschriebene Arten, die von ihren Fntdeckern die Namen Bacillus hifcrmcntans sporogenes und Ba- 5 ciJlus gracilis imtidus erhalten haben. Letzterer wirkt auf Zucker nicht ein, während die anderen nur in zuckerhaltigen Nährböden gut gedeihen. Bacillus hifennenians sporogenes vergärt Glucose, Bacillus perfringens auch Lactose. Sie alle scheiden Trypsin und Lipase ab und vergären Harnstotf. Bacillus pcyfriugeus bildet auch Diastase. Bacillus gracilis 10 putidus gehört zu den sporenlosen Bakterien, während die anderen fähig sind, Endosporen zu bilden, welche die Siedehitze kurze Zeit zu überleben vermögen. Beijekixck (2, 3) erwähnt noch eine zuweilen bei der Fäulnis auftretende sporogene, nicht schwärmfähige Stäbchenart, Proteobacter pseudopulcher, über deren Beziehungen zu anderen aber nichts Sicheres 15 bekannt ist. Auch eine streng anaerobe Kokken- Art haben Tissier und Martelly (1) bei der Fleischfäulnis beobachtet und als Biplococcus magnus anaerohius beschrieben. Sie erzeugt große Mengen basischer Stoffe, so daß ihre Zuchten stark alkalisch reagieren ; dagegen verändert sie Zucker nicht. 20 Welche Rolle spielen nun alle diese Pilze bei der Fäulnis? Untersucht man ihr Verhalten gegen Proteinstoffe, so kann man sie in zwei Gruppen ordnen. Die erste Gruppe w^ird von den eigent- lichen Fäuluiserregern gebildet, die die natürlichen Proteine zersetzen. In sie gehören alle oben genannten strengen Anaeroben außer Diplo-2h cocciis magnus anaerohius, von den Aeroben Bacterimn vulgare. Bacterium fluorescens liquefaciens, Micrococcus pijogenes und viele der sporogenen Stäbchenbakterien des Bodens, wie Bacillus mesentericus vuJgcdus, Ba- cillus ramosus u. a., auch der von Maassen (1) beschriebene Bacillus prae- pollens, der sich durch die Fähigkeit Fruchtester zu bilden, auszeichnet. 30 Die zweite Gruppe besteht aus solchen Bakterienarten, welche zAvar die ersten, noch proteinartigen Spaltungsstoffe der Proteine, wie z. B. die Albumosen und die Peptone, nicht aber die Proteine selbst zu zerlegen vermögen; ihnen fehlt das tryptische Ectoenzj^m. Zu dieser Gruppe gehört von den strengen An aeroben nur Biplococcus ra magnus anaerohius, von den Aeroben Bacterium coli, Bacterium prodi- giosum, Micrococcus flavus, vielleicht auch Streptococcus pyogenes, der nach Emmerling's (1) Angaben allerdings auch Fibrin zersetzen soll. Auch gibt Taylor (1) an, daß Bacterium coli das Casein in lösliche Eiweißstoffe überführe. Tissier und Martelly bezeichnen die Bakterien der erstens Gruppe als proteolytische, die der zweiten als peptolytische. Wie w^eit die Zersetzung der Proteine und ihrer Spaltungsstoffe durch die ver- schiedenen Pilze geht, wird im folgenden Paragraphen mitgeteilt werden. Die Fäulnisbakterien sind in der Natur weit verbreitet, und es hängt ganz von den jeweiligen Verhältnissen ab, welche von 45 ihnen bei der Fäulnis die Oberhand gewinnen. Da diese in der Natur meist unter Umständen verläuft, die den strengen Anaeroben die Ent- wicklung gestatten, so findet man in faulenden Stoffen zu gewissen Zeiten stets Vertreter dieser Pilze, und zwar fehlt anscheinend Bacillus putrificus nie. während sich die anderen Arten jeweilig vertreten. Die Anaeroben, 50 besonders Bacillus pidrificus, zersetzen nach den Beobachtungen Tissier's und Martelly's die Proteine viel schneller und eingreifender, als die Aeroben dies tun, und ihnen dürfte daher beim Abbau dieser Stoffe die LAFAR. Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. IIL 7 — 98 — Hauptrolle zufallen. Die Aufgabe der Aeroben wird wesentlicli darin bestehen, die Entwicklung der Anaeroben mög-liclist zu begünstigen, indem sie den Sauerstoff verzehren und die hochmolekularen Spaltungs- erzeugnisse der anaeroben Fäulnis zu den einfachsten unorganischen 5 Verbindungen abbauen. Nur an Orten, an denen die Luft reichlich zutreten kann, wie an der Oberfläche faulender Stoffe, im gut bearbeiteten Ackerboden (s. das 17. Kap.), in den Oxydationsflltern der biologischen Kläranlagen (s. das 14. Kap.), in der Gerberei beim sogen. Abschwitzen der Haare von den Häuten (s. 2. Kap. des V. Bds.) usf, werden die 10 aeroben Fäulnispilze vorwiegend die Zersetzung der Proteinstoffe zu be- sorgen haben, wenn auch, wie der reiche Gehalt des Bodens au strengen Anaeroben zeigt, diese hier sicherlich ebenfalls tätig sind. Ist also die Theorie Pasteur's, daß nur die strengen Anaeroben Gärungserreger seien, bei der Fäulnis so wenig bestätigt worden wie bei den anderen 15 Gärungen, so haben sich doch seine Anschauungen über die Arbeits- leistungen der xA.naeroben und Aeroben bei der Proteingärung im wesent- lichen als richtig erwiesen. Auch von der chemischen Zusammensetzung des Nährbodens hängt in hohem Grade die Art der sich entwickelnden Fäulnisflora ab. Stoffe 2 tierischer und pflanzlicher Herkunft enthalten neben Proteinen meist wechselnde Mengen von Fetten und Zucker. Die Fette haben nach den Untersuchungen von ^^'IKTEKNITZ (1) und Hirschler (1) keinen Einfluß auf die Fäulnis, dagegen wirken die Zuckerarteu bestimmend auf die Zusammensetzung der Fäulnisflora und den Verlauf des Abbaues. Bei 25 ihrer Anwesenheit entwickeln sich zunächst diejenigen Fäulnisbakterien, die auch Zucker vergären, wie Bactermm vulgare, Bacienum coli, Bacillus perfringens, Bacillus bifermenfans sporogenes, zuw^eilen auch die die Proteine nur unerheblich angreifenden Milchsäurebakterien. In solchen Fällen erfolgen die Vergärung der Zucker zu Säuren und die Zersetzung der 30 Proteine gleichzeitig, doch überwiegt erstere und letztere wird sehr ver- langsamt. Ist die Zuckermenge so groß, daß bei ihrer Vergärung ein gewisser Säuregrad erreicht wird, so wird die w^eitere Entwicklung der Fäulnispilze und damit die tiefere Zersetzung des Proteins ver- hindert, falls nicht unter natürlichen Verhältnissen die Gärungssäuren 35 durch höhere Pilze wäeder zerstört werden, wie dies bei Luftzutritt meist der Fall sein wird. Ist sie nur gering, so ist die Zersetzung des Proteins zunächst eine weniger tiefe. Nach den Untersuchungen von SiMNiTZKi (1) entstehen in solchen Fällen Indol, Phenol, Mercaptan über- haupt nicht, und auch Sclnvefelwasserstoff und Ammoniak werden in er- 40 heblich geringeren Mengen gebildet, so daß bei der gleichzeitigen starken Säurebildung aus den Zuckern eine nicht genügende Neutralisierung stattfindet. Bei längerer Dauer der Fäulnis überwiegen aber in diesen Fällen die alkalischen Produkte, die säureempfindlichen Fäulnispilze, wie Bacillus liutrificus, entwickeln sich, und die Fäulnis verläuft in diesem 45 Falle zwar anfangs langsamer, nach der Neutralisierung aber so schnell wie bei der Abwesenheit von Zucker. Diese fäulnisliemmende Wirkung des Zuckers ist seit alters bekannt und zur Konservierung leicht faulender Stoffe ausgenutzt worden. E. Salkowski (6) bringt einige Angaben darüber. Simnitzki (1) hat den Einfluß verschiedener Zucker- 50 arten auf die Fäulnis geprüft und hat gefunden, daß am stärksten Lactose, in geringerem Maße Glucose und nur sehr wenig Galactose hemmend wirken. Diese Unterschiede sind vermutlich darauf zurückzuführen, daß aus Lactose vorwiegend Milchsäure, aus Glucose daneben auch flüchtige I — 99 — Säuren, aus Galactose fast nur solche entstehen, deren entwicklungs- hemmende Kraft geringer als die der Milchsäure ist. Kuhn (1) sowie TissiER und Martelly (1) haben beobachtet, daß Bacterium vulgare, Bacillus perfrinf/ens, Bacillus bifernicntans sporogenes in zuckerhaltigen Lösungen Eiweißstoife nur in geringem Grade zersetzen und ihre 5 Lebenstätigkeit bald einstellen. Ueber den Einfluß des Zuckers auf die Zersetzung der Peptone durch Bacterium coli werden im folgenden Paragraphen noch einige Angaben gebracht werden. Bien- STOCK (1) glaubte, daß die von ihm beobachtete Entwicklungshemmung des Bacillus putrificus in zuckerhaltigen Nährlösungen durch Bacterium to coli und Milchsäurebakterien nicht nur auf die von ihnen erzeugte Milch- säure, sondern auf eine diesen Arten eigene besondere „antagonistische" Kraft zurückzuführen sei. Doch wiesen Tissier und Martelly (1) nach, daß der „Antagonismus" sofort verschwindet, wenn man für die Neutra- lisierung der Gärungssäuren sorgt, indem man der Nährlösung kohlen- 15 sauren Kalk oder den durch Bacillus putrificus leicht zu kohlensaurem Ammon vergorenen Harnstoff zusetzt. Ist, wie dies in der Natur meist der Fall sein wird, der Zuckergehalt der faulenden Stoffe nur ein ge- ringer, so wird Bacterium coli die Entwicklung des Bacillus putrificus nicht nur nicht hemmen, sondern begünstigen, da es aus Peptonen Am- 20 moniak erzeugt und dadurch zur Neutralisierung der Gärungssäuren bei- trägt und den Sauerstoff verzehrt. Ebenso wie die Säuren beeinflussen auch Alkalien den chemischen Verlauf der Proteinzersetzung. Blumen- thal (1) hat gefunden, daß bei hohem Alkaligehalt weniger Schwefel- w^asserstoff, Mercaptan und Indol gebildet wird als bei geringerem. 25 § 25. Die Flora der natürlichen Fäulnis des Fleisches, der Milch und der Eier. Nur für wenige der in der Natur und in den Gewerben verlaufenden Fäulnisvorgänge liegen bisher systematische Untersuchungen der Pilz- flora vor. Tissier und Martelly (1) haben die Bakterien der Fleisch- 30 fäulnis eingehend untersucht. Bei ihr treten anfangs nur Aerobe auf, die gleichzeitig den im Fleisch in der Menge von ca. 1 Proz. enthaltenen Zucker und die Proteinstofife vergären. Man findet in diesem Abschnitt der Zersetzung Bacterium vulgare. Bacterium coli, Micrococcus pijogenes, Streptococcus pyogenes und andere Coccaceen. Nachdem sie den im 35 Fleisch vorhandenen Sauerstoff verzehrt und den Zucker zum Teil zu Säuren vergoren haben, die aber teilweise wieder durch das bei der Zersetzung des Proteins entstandene Ammoniak neutralisiert werden, erscheinen nach drei bis vier Tagen die ersten Anaeroben und zwar solche, die auch Zucker vergären, wie Bacillus perfringens und Bacillus ^o hifermentans sporogenes. Nach acht bis zehn Tagen ist der Zucker ver- goren, die Reaktion ist alkalisch geworden, und nun vermehren sich die säureempfindlichen Anaeroben, Bacillus putrifwus, Bacillus putidus gracilis und der die Peptone abbauende Diplococcus magnus anaerohius. Die Zucker vergärenden Fäulnispilze treten allmählich gegen sie zurück. 45 Geht die Fäulnis des Fleisches unter Abschluß der Luft vor sich, so bleiben die Aeroben aus, die Anaeroben entwickeln sich aber in der- selben Folge. Klein (2) hat ebenfalls bei der Fäulnis der Leichen be- obachtet, daß anfangs Bacterium vulgare und Bacterium coli vorherrschen, daß diese Pilze aber bald ganz gegen Bacillus putrificus zurücktreten. 50 — 100 — Ein ganz anderes Verhalten gegen die Fäulnis zeigt die Milch, das ohne weiteres verständlich ist, wenn man erwägt, daß sie ca. 4 Proz. Milch- zucker enthält, so daß große Mengen von Gärungssäuren beseitigt werden müssen. Wir verdanken Tissier und Gasching (1) eine eingehende Unter- 5 suchung über den Verlauf der Fäulnis der rohen Milch. Es entwickeln sich zunächst Spaltpilzarten, die teils nur die Proteinstofl'e, teils außer diesen auch die Lactose vergären. Zu ersteren gehören die Kartoffel- und Heu- bazillen, zu letzteren Bacterium coli und Sireptococcus acidi lactici Groten- FELT. Frisch geronnene Milch enthält daher, wie Hofmeister (1) nach- 10 wies und Ivozai (1) u. a. bestätigten, stets Peptone. Es folgen dann die eigentlichen Milchsäuerungsbakterien, die ebenfalls die ersten Spaltungs- produkte der Proteine weiter abbauen. Durch die nun sehr schnell ver- laufende Milchsäuregärung der Lactose erreicht die Milch einen so hohen Säuregehalt, daß jede Bakterientätigkeit aufhört. Bei Luftabschluß ist 15 damit die Zersetzung zu Ende. Bei Luftzutritt erscheinen dagegen nach drei bis vier Tagen Eumyceten und zwar meist Oidimn lacHs, seltener RJmoims nigricans. Sie verbrennen die Milchsäure, bauen auch die Proteine ab und verringern so den Säuregrad der Milch soweit, daß die Milchsäurebakterien, nicht aber die eigentlichen Fäulniserreger sich 20 wieder entwickeln können. Neben ersteren tritt jetzt auch eine anaerobe Buttersäurebakterie in Arbeit, welche die durch Hydrolyse der Lactose entstehenden Hexosen zu Propion- und Buttersäure vergärt und auch die Peptone abbaut. Der Säuregrad der Milch steigt jetzt noch einmal und erreicht mit zwei Wochen sein Maximum. Die Bakterientätigkeit 25 hört wieder auf und die Eumyceten verbrennen nun die Säuren und den Rest der Lactose, so daß nach ungefähr zwei Monaten auch die proteinzersetzenden Bakteiien, besonders Proteus Zenlceri und eine ver- mutlich in die Gruppe der Colibakterien gehörende, von Petruschky (1) Bacillus faecalis aJcaJigenes genannte Art, den Abbau der Eiweißstotfe zu 30 Ende führen können. Die Anaerobier, wie BaciUns pufrifkus, spielen bei dieser Fäulnis keine Rolle. Diese Spezies ist in Milch selten und ihre proteolytische Kraft ist durch den langen Aufenthalt in der stark sauren Flüssigkeit meist sehr geschwächt. Durch ihren hohen Gehalt an Milchzucker schützt die Milch auch andere in ihr befindliche Stoffe 35 vor der Fäulnis und sie dient daher im Haushalte vielfach als Konser- vierungsmittel. Auch die Darmfäulnis ward, wie die Untersuchungen von Hirschler (1), Winternitz (1), Rovighi (1) und Schmitz (1) er- geben haben, durch Milch, Kefir, frischen Käse erheblich vermindert. Tötet man durch Pasteurisieren und Sterilisieren die in der Milch stets 40 enthaltenen Milchsäurebakterien oder neutralisiert man die in ungekochter Milch entstehende Milchsäure durch kohlensauren Kalk, so fault sie, wie Blumenthal (2) nachgewiesen hat, leicht, lieber die an dem Abbau des Caseins beteiligten kochfesten Bakterien vergleiche man das 9. Kapitel des IL Bandes. 45 Der Inhalt der frisch gelegten Eier der Vögel, also insbesondere der Hühner, ist nicht in allen Fällen frei von Pilzen. Gayon (1) hat im Jahre 1875 nachgewiesen und Zimmermann (1) hat später bestätigt, daß die Eier, auch bei völlig gesunden Tieren, schon während ihres Entstehens der Ansteckung durch Bakterien ausgesetzt sind. Diese 50 dringen von der Kloake des Vogels aus in den Eileiter vor, mischen sich dort dem Eiweiß des werdenden Eies zu und vermehren sich darin, wenn dieser Nährboden ihnen zusagt. Es wird also dann schon das frisch gelegte Ei bakterienhaltig sein. Daran muß man sich erinnern, - 101 — wenn man nach dem Vorschlage von F. Hueppe (1) rolie Eier zur Züch- tung- von Bakterien benutzen will. Auf die Entwicklung solcher frühen Eindringlinge sind in den meisten Fällen die unerwünschten Zersetzungen zurückzuführen, die in den Eiern nicht selten sich einstellen. Die Rein- züchtung derartiger Schädlinge hat zuerst Schrank (1) versucht, in 5 größerem Umfange dann Zökkendörfer (1) unternommen. Nach diesem tritt die sogen, freiwillige stinkige Fäulnis der Eier in zweierlei Form auf. Bei der ersten verfärbt sich das Eiweiß über Weißlichgrau zu Graugrün. Der Dotter verwandelt sich allmählich in eine schwarzgrüne schmierige Masse. Später vermengt er sich mit dem Eiweiß, so daß 10 dann der ganze Inhalt des Eies eine breiige Jauche darstellt, die stark nach Schwefelwasserstoff riecht. Dieses Gas w-ird nicht selten in solcher Menge erzeugt, daß es die Eischale unter Knall zersprengt. Von den dabei tätigen Organismen hat Zörkendöreer zehn Arten reingezüchtet und als Bacillus oogenes hydrosnlfHreus a, ß, y, d, s, C, rj, ^, i, x unter- 15 schieden. Die ersten sechs verflüssigen die Nährgelatine. Die zweite Form der Eierfäule verläuft ohne die Entwicklung von Schwefelwasser- stoff. Dotter und Eiweiß treten hier bald zu einer anfangs dünn- flüssigen, später breiartigen, leicht ockergelben Masse zusammen, die einen an menschlichen Kot erinnernden Geruch besitzt. Als Erreger 20 diese)' Zersetzung hat Zörkendörfer fünf Spezies beschrieben und als BaciUns oogenes fluorescens a, ß^ y. ö, £ unterschieden, von denen der erste die Nährgelatine verflüssigt. Sie erzeugen einen lichtgrünen, blau fluoreszierenden Farbstoff. Eine eigentliche Fäulnis bringen nur die Arten y, (5, C der ersten Gruppe hervor. Alle diese Bakterienarten sind 25 aerob, der Sauerstoff gelangt zu ihnen von außen durch die Eischale. Auch Baderimn vulgare und Bacterium coli findet man in Eiern oft. Abel und Draer (1) haben auch strenge Anaerobe in ihnen nachgewiesen. Wie für Gase, so ist die Eischale auch für Flüssigkeiten und Bak- terien durchgängig; die Infektion kann daher auch von außen erfolgen, 30 wie Zörkendürfer gezeigt hat. iVuch Cholera- und Typhusbakterien wandern nach den Beobachtungen von Wilm (1) und Piorkowski (1) auf diese Weise in die Eier ein. Da die meisten eiverderbenden Spalt- pilze luftbedürftig sind, so kann man, gelegentlich bemerkt, die Eier am einfachsten durch Abschluß von der Luft haltbar machen. Man er- 35 reicht dies dadurch, daß man sie mit einer luftundurchlässigen Schicht von Fett, Vaseline, Paraffin, Wasserglas, Kollodium oder anderen Stoffen überzieht oder sie in Flüssigkeiten einlegt, in denen sich Bakterien nicht entwickeln können. Von solchen haben sich besonders Wasser- glas und Kalkwasser bewährt. Wird aber aus letzterem durch die4o Kohlensäure der Luft der Kalk allmählich ausgeschieden, so entwickeln sich, wie eine Beobachtung Schraxk's (2) zeigt, Fäulnisbakterien in ihm und dringen in die Eier ein. Auch w^erden die Schalen der Kalkeier sehr brüchig, so daß sie sich nicht mehr kochen lassen, ein Nachteil, den auch die Aufbewahrung in Wasserglas hat. Eine zu sehr ver-45 dünnte Wasserglaslösung dringt auch, wie eine Beobachtung Born- teägers (1) zeigt, in die Eier ein und verwandelt den Inhalt in eine hornartige Masse. Auch Kochsalzlösung wird zum Einlegen der Eier verwendet; doch dringen aus ihr leicht so große Mengen Salz in das Ei ein, daß es ungenießbar wird. Andere Frischhaltungsverfahren be- 50 gnügen sich damit, die Einwanderung der Bakterien in die Eier zu ver- hindern. Zu diesem Zwecke werden sie mit Lösungen von Alaun, Bor- säure, Kaliumpermanganat und anderen Desinfektionsmitteln bestrichen — 102 — oder kurze Zeit in sie eingeleg-t und nach dem Abtrocknen in Holz- asche, trockenem Papier, Sägespänen oder anderem porösen Packmaterial aufbewahrt. Bei der Verwendung' von Holzasche ist einige Vorsicht nötig, da nach einer Mitteilung" von Svoboda (1) bei längerem Aufbe- 5 wahren in ihr zuweilen soviel Alkali in das Innere des Eies gelangt, daß der Inhalt erstarrt. Eier durch Pasteurisieren vor Zersetzung zu bewahren, ist leider nicht möglich, trotzdem die Bakterien der Eifäule schon bei zweitägigem Verweilen bei Temperaturen von mehr als 40*^ C sterben. Es leidet jedoch schon bei dieser milden Behandlung die Güte des Eies. 10 An dem Verderben der Eier während ihrer Aufbewahrung sind nicht in allen Fällen Bakterien, sondern manchmal auch höhere Pilze (Eumy- ceten) schuld, welche die Eischale durchdringen und dann innerhalb dieser üppig wuchern. Gelegentliche Angaben darüber findet man im 12. Kapitel des IV. Bandes. 15 Kurz erwähnt sei hier eine Beobachtung Biffen's (1), daß Kaut- schukblöcke, die durch Gerinnung des Milchsaftes gewonnen werden, durch Fäulnisbakterien zuweilen in eine schwammige, faulige Masse verwandelt werden. In betreff der Fäulnisbakterien des Gerbereibetrieb es sei auf das 20 2. Kapitel des V. Bandes verwiesen. Die Fäulnisflora einiger sehr proteinreicher Futtermittel aus dem Pflanzenreiche ist im 21. Kapitel des II. Bandes beschrieben. Betreffs der Pilze, die bei der Fäulnis proteinarmer Pflanzenteile tätig sind, vergleiche man die Angaben über die Fäulnis des Obstes, 25 der Gemüse, die Eeifung der Tabaksblätter und ähnliche Vorgänge. Bei ihnen allen spielt die Fäulnis in engerem Sinne, die Zersetzung der Proteine, die geringste Rolle und ihre Flora ist deshalb auch eine wesent- lich andere als die der tierischen Fäulnis. Während bei dieser aus- schließlich Bakterien tätig sind, beteiligen sich an der Fäulnis der 30 Pflanzen auch höhere Pilze. Bail (1), der die Fäulnis der Blätter des Rhabarbers auf der Erdoberfläche eingehender verfolgte, fand in dem ersten Abschnitte der Zersetzung Faden- und Sproßpilze, letztere in be- sonders großer Zahl, daneben ein Milchsäure bildendes Bakterium. Später erschien Bacillus snUilis, mit dessen Auftreten erst die tiefere Zersetzung f 35 der Pflanzenmasse unter gleichzeitiger Zerstörung der körperlichen Form eintrat. § 26. Der Al>bau der Proteinstoife. Bei der Zersetzung der Proteinstoffe durch die Fäulnisbakterien entstehen dieselben Stoffe wie bei ihrer Spaltung durch Säuren und 40 Alkalien. M. Nencki (1) hat auf Grund seiner eigenen und der älteren Untersuchungen Bopp's (1) darauf hingewiesen, daß besonders die Zer- setzung der Proteine durch schmelzendes Kali der Fäulnis völlig gleiche. Es entstehen zunächst den Eiweißkörpern ähnliche, aber einfacher zu- sammengesetzte Stoffe, die Albumosen und Peptone, deren chemische 45 Konstitution noch nicht erforscht ist. Diese zerfallen dann weiter in Aminosäuren verschiedener Art, die ersten Abbaustoffe, deren molekularer Aufbau bekannt ist. Bis zu diesem Punkte ist die Zersetzung der Proteinstoffe lediglich ein hj^drolytischer Vorgang, der von den proteo- lytischen Enzymen der Fäulnisbakterien durchgeführt wird. Tissier und soMartelly (1) haben in bakterienfreien Kulturen des Bacillus initrifmis. Emmekling und Reiser (1) in den zermahlenen Zellen des Bacterimn — 103 — flmrescens liqnefaciens Enzyme nacligewiesen, die Fibrin in Pepton und Aminosäuren zerlegten. Auch die älteren Befunde E. Salküwski's (1), sowie einige neuere Beobachtungen über den Abbau des Caseins in Käsen, deren Flora durch Chloroform getötet wurde (s. 10. Kap. d. II. Bds.), lassen sich vielleicht in diesem Sinne deuten. Ob auch die weitere Zer- 5 Setzung- der Aminosäuren durch Enzyme, und zwar Endoenzyme, bewirkt wird, ist zurzeit noch nicht sichergestellt, aber immerhin wahrscheinlich. Nähere Angaben über die proteolytischen Enzyme findet man in den letzten Paragraphen dieses Kapitels. Da die Aminosäuren durch einlache Hydrolyse der Proteine entstehen, so nimmt man an, daß sie als solche in diesen lo vorhanden sind und daß alle anderen Fäulnisstoffe sekundär aus ihnen ge- bildet werden. Die weitere Zersetzung erfolgt nur bei Anwesenheit der lebenden Bakterien und führt durch Reduktion der Aminosäuren zu den entsprechenden stickstoifreien Säuren. Nach M. Np^xcki's Untersuchungen, die neuerdings durch BIE^'ST0CK bestätigt worden sind, hat die Fäulnis is damit bei den strengen Anaeroben ihr Ende erreicht. Verläuft sie dagegen bei Luftzutritt, so werden die stickstoffreien Säuren durch ab- wechselnde Reduktion und Oxydation unter Kohlensäureabspaltung stufenweise zu den niederen Homologen abgebaut. Erst mit dem Auf- treten der Aminosäuren beginnt unser sicheres Wissen über den che- 20 mischen Verlauf der Fäulnis. Ihr Abbau ist fast lückenlos studiert und wir können ihn durch eine Anzahl chemischer Gleichungen ausdrücken. Die Abbaustoffe des Proteins gehören teils zu den aromatischen, teils zu den aliphatischen Verbindungen. Ihre Zahl ist außerordentlich groß. Doch darf man dabei nicht vergessen, daß manche der bei der 25 Fäulnis auftretenden Stoffe vielleicht auf sekundäre, synthetische Vor- gänge zurückzuführen sind. Die Fäuluisstoffe aromatischer Natur entstehen nach den Anschau- ungen von Nekcki (2), Baumanx (1) und E. Salkowski (2j durch den Abbau dreier im Eiweißmolekül vorhandenen aromatischen Aminosäuren, 30 der a-Phenylaminopropionsäure, der p-Oxyphenj^l-a-Aminopropionsäure (des Tyrosins) und der Indolaminopropionsäure. Nachgewiesen hat man bei der Fäulnis bisher nur das Tyrosin und neuerdings auch die Indolamino- I)ropion säure. Diese ist nach den Untersuchungen von F. G. Hopkins und S. ^y. CoLE (1) in einem bei der Fäulnis, der normalen Verdauung 35 des Proteins durch Trypsin und der Spaltung durch Säuren schon oft beobachteten, aber seinem Wesen nach nicht erkannten Stoffe, dem sogen. Tryptophan, enthalten. Dagegen ist die Phenylaminopropionsäure bis- lang nur bei der Zersetzung des Eiweißes in Keimlingen höherer Pflanzen von E. Schulze und Bakbieri (1) aufgefunden worden. Der Abbau der 40 Amiuosäuren vollzieht sich in folgenden Stufen: Erste Stufe : a) C6H..CH,.CH(NH,)C0,H + H, = C^H. .(CH,).3C0,H -f NH. Phenylaminopropiousäui'e ' Phenylpröpioiisiiiire b) CeH^ xyphenylaminopropionsäiire p-Oxyphenylpropionsäure (Tyrosin) CHydroparakuiiiarsäure) C . CH . (CO, H) . CH, ■ XH, C • CH . (CO^ H) CH^ c) ^.^/^ "^ CH + H, = C, H, (^ ^CH -f NH3 NH XH Indol-Pr-3-a-Aminopropionsäure Indol-Pr-S- «-Propionsäure (Tryptophan) (Skatolessigsäure) — 104 — Zweite Stufe : a) CßH, (CH,) „ CO,H + 30 = CßH^ • CHg • CO,H + CO^ + H^O Phenylpropionsäure Plienylessigsäiire CßH. (CHg)CO„H + 30 = CßH^ • CO^H + CO, -[- HgO Phenylessigsäure Benzoesäure b) C.H,CH + CO, + H,0 Skatol Indol Von den aus den Carbonsäuren durch Kohlensäureabspaltung mög- lichen Verbindungen sind in dieser Zusammenstellung nur die wenigen (Phenol, Kresol, Skatol) aufgenommen, die man bisher bei der Fäulnis nachgewiesen hat. Dagegen sind hier noch zwei Basen zu erwähnen, 5 die aus den Aminosäuren durch Abspaltung von Kohlensäure nach folgenden Gleichungen entstehen: CßH- . CH, . CH(NH,)CO,H = C^H. • (CH,) ,NH, + CO^ Phenylaminopropionsäure Plienyläthylaniin *^6^^ • CHo • COOH, und die Isobutji-a-Amino- essigsäure (das Leucin), (CHaJoCH-CH., •CH(NH2)-C00H, gefunden worden. Nach den neuesten Untersuchungen von Felix Ehrlich (1) entsteht neben dem Leucin bei der Fäulnis stets noch ein seiner Konstitution nach - 107 — unerforschtes Isoleucin. Auch Diaminosäuren, die von Kossel genauer studierten sog. Hexonbasen, das Arginin, a.-(5-Amino-Guanidinvalerian- säure (NH2)(NH)C-NH(CHo),.CH(NHo)-C00H. das Lysin, «,-£-Diamino- capronsäure NHo(CH.,)4CH("NHo)C00H, und das in seiner Konstitution noch unerforsclite Histidin, die bisher nur bei der Zersetzung des Eiweißes 5 in Keimlingen höherer Pflanzen oder durch Trypsin und Säuren beobachtet worden sind, entstehen nach den neueren Untersuchungen von Emmer- LiNG und Reiser (1) sow'ie Taylor (1) bei der Fäulnis. Die von H. Salkowski (1) in faulendem Leim und Fleisch nachgewiesene (5-Amino- valeriansäure ist vermutlich ein Abbauerzeugnis des Arginins. Ueber die lo bei der Fäulnis stets entstehenden Basen findet man eingehende Angaben im folgenden Paragraphen. Aus dem Leucin entsteht durch Reduktion nach Nexcki's (1) Untersuchungen Valeriansäure. Außer dieser sind Ameisen- säure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure und Kapronsäure beobachtet worden. Von zweibasischen Säuren tritt sehr häufig und in großer 15 Menge die Bernsteinsäure auf. worüber man Angaben bei Blumenthal (3), Brieger (5) und Wolfe (1) findet. Auch Oxalsäure hat Emmerling (2) nachgewiesen. Der Schwefel des Eiweißes tritt bei der Fäulnis teils als Schwefel- wasserstoft', teils in organischer Verbindung als Methylmerkaptan,2o CHa-SH. auf. Letzteres haben zuerst M. Nencki und Sieber (1) unter den Fäulnisgasen des BaciUns magnus liquefaciens entdeckt. Später ist es auch von E. und H. Salkowski (1), Baumann (6), Rübner (1), Zoja (1), Selitrenny (1), Morris (1) u. a. bei der Fäulnis und in pepton- haitigen Kulturen vieler Bakterien nachgewiesen worden. Auch die 23 Darmgase enthalten es nach Leon Nencki's (1) Untersuchungen; es ver- leiht ihnen den unangenehmen Geruch. Häufiger als das Mercaptan wird von Spaltpilzen Schwefelwasserstoff erzeugt, besonders, wenn der Nährboden reich an Pepton ist. Auf die Fähigkeit in dieser Rich- tung haben Stagnitta-Balistreri (1), Petri und Maassen (1), Morris (1),3o K. ß. Lehmann und 0. Neumann (1) eine große Zahl von Arten unter- sucht. Das Material für die Schwefelwasserstoff bildung bieten, wie RuBNER (2) nachgewiesen hat, nur die organischen schwefelhaltigen Stoffe. nicht die Sulfate. Auch zum Aufbau der Leibesmasse verwenden die Spaltpilze vorwiegend den Schwefel organischer Herkunft. Indessen 35 kennt man auch Spaltpilze, die aus Sulfaten Schwefelw^asserstoff bilden. Ueber diese wird im 8. Kapitel dieses Bandes berichtet. Ob der Schwefel- wasserstoft', wie Petri und Maassen (1) annehmen, durch Reduktion des Eiweißschw^efels durch naszierenden Wasserstoff, oder, wie Rubner (1, 2) glaubt, durch Spaltung des Eiweißmoleküls entsteht, ist nicht sicher er-io wiesen. Da das Eiweiß sowohl sehr locker, als auch sehr fest gebundenen Schwefel enthält, so kommen vielleicht beide Bildungsweisen in Betracht. Es ist wahrscheinlich, daß wie beim Abbau des Proteins im tierischen Körper auch bei der Fäulnis ein Teil des Schwefels in Form kompli- zierter Verbindungen (Taurin, Cystin) abgespalten wird, die dann in ein- 45 fächere Stücke zerfallen. Das Mercaptan entsteht vermutlich auf diese Weise. Baumann (5) nimmt an, daß es vielleicht aus der von F. Suter (1) bei der Spaltung des Hornes aufgefundenen Thioglycolsäure SH-CH.. -CO^H durch Kohlensäureabspaltung gebildet wird, ebenso wie das von J. Abel (1) im Hundeharn aufgefundene Aethylsulfid (C.2H5).2S aus der Thiomilchsäure. co Nicht vergessen darf man auch, daß nach Rübner's (1) Beobachtungen gärende Hefe aus Schwefel synthetisch Aethylmercaptan bildet, und daß auch diese Entstehungsweise bei den Spaltpilzen möglich ist. da — 108 — sehr viele von ihnen geringe Mengen Alkoliol erzeugen, für den die im Protein enthaltene Zuckergruppe das Material liefern könnte. Wichtig ist in dieser Beziehung die Beobachtung A. Maassen's (Petri und Maassen [1] ), daß eine Fruchtäther bildende Bakterie, Bacillus esteriflcans, 5 in besonders starkem Grade Mercaptan erzeugt. Für eine solche Synthese sprächen vielleicht auch die Beobachtungen Rdbner's, SiMNiTZKi's (1) u. a., daß bei der spontanen Fäulnis zuerst Schwefel- wasserstoff, später Mercaptan entsteht. Für die schnelle Erkennung der SchwefelwasserstoiFbildner auf Platten eignet sich die vonFEO]MME(l) 10 angegebene Fleischsaftpeptongelatine mit 3 Proz. Eisentartrat oder Eisen- saccharat. Die Kolonien der Schwefelwasserstoifbildner umgeben sich auf ihr mit einem schwarzen Hof von Schwefeleisen. Beijerinck (2) schlägt für denselben Zweck Bleikarbonat vor. Ueber den Verbleib des Phosphors der Proteine bei der Fäulnis ist 15 bisher wenig bekannt. Vielfach wird behauptet, daß ein Teil als Phosphor- wasserstoflf (PH.) entweicht, so von Selmi, Gautier und Etard (1), Poleck (1), Keeps (1), Stich (1), Marpmann (1). Besonders bei der Fäulnis der Fische macht sich dieser Stoff durch seinen knoblauchartigen Geruch bemerklich. Auch in stark zersetztem Käse, bei der Fäulnis von 20 Gehirn, Erdnußkuchen, Hefe u. a. wurde er beobachtet. Dagegen haben aber andere Untersucher, wie Fresenius und Neubauer (1), Halasz (1), Fischer (1) und Yokote (Ij, Phosphorwasserstofif bei der Fäulnis nie beobachtet, so daß die Frage vorläufig strittig bleibt. Bei der Fäulnis entstehen außer den genannten Gasen stets Kohlen- 25 säure, Wasserstoif und Ammoniak, zuweilen auch Methan und Stickstoff. Ausführliche Analysen der Fäulnisgase haben unter anderen Hüfner (1), Bovet (1), M. Nencki und N. Sieber (1) ausgeführt. Stickstoff entsteht bei der Fäulnis stets bei Anwesenheit von Nitraten. Zweifelhaft ist es, ob er auch zuweilen unmittelbar aus dem Eiweiß abgespalten wird. 30 Ueber diese Vorgänge wird im 16. und 17. Kapitel dieses Bandes noch eingehender zu sprechen sein. Nicht alle der hier aufgeführten Zersetzungsstoffe, deren Kenntnis wir fast ausschließlich den Untersuchungen von nicht mit Reinzuchten durchgeführten Fäulnisvorgängen verdanken, werden bei jeder Fäulnis 35 beobachtet. So fehlen bei der des Leims und Elastins, — Stoffen, die allerdings nicht zu den eigentlichen Proteinen gehören — nach den Untersuchungen von M. Nencki (7), Wälchli (1), Zoja (1), Selitrenny (1), Jeanneret (1) u. a. stets die Indolaminopropionsäure und das Tyrosin und deren Abbaustoffe; dagegen entsteht Glycocoll dabei in besonders 40 reichlicher Menge. Dieser Befund stimmt mit den Ansichten der Chemiker überein, daß das Leimmolekül die genannten beiden aromatischen Gruppen nicht enthält. Je nach den äußeren Umständen und der Art der zer- setzenden Bakterien werden ferner manche der Fäulnisstoffe vermutlich so schnell weiter zersetzt, daß sie sich dem chemischen Nachweise ent- 45 ziehen. Andererseits ist die Fähigkeit, Protein zu zersetzen, bei manchen Spaltpilzarten vielleicht auf die Abspaltung und den Abbau bestimmter Atomkomplexe des Proteinmoleküls beschränkt, so daß bei der Fäulnis durch Reinzuchten manche der bei der natürlichen Fäulnis entstehenden Stoffe ausbleiben können. Doch sind die Unterschiede der Zersetzungs- 50 erzeugnisse verschiedener Spaltpilzarten nach den bisherigen Erfahrungen so gering, daß es keinen Zweck hat, hier alle Befunde ausführlich zu erwähnen, zumal es sehr leicht möglich ist, daß spätere eingehendere — 109 — chemische Untersuchungen auch die bisher vermißten Spaltungsstücke zutage fördern werden. Es Süll darum nur eine gedrängte Uebersicht über die zur Zeit vor- liegenden geringen Kenntnisse der Proteinzersetzuiig diireh Bakterien iu Reiuzucht gegeben werden. Bei der Zersetzung des Klebers und des 5 Fibrins durch Baderium vulgare haben Emmeeling (2) und Tissier und j\[artelly (1) Phenol, Indol, Amine und flüchtige Fettsäuren gefunden, während Taylor (1) bei der des Caseins durch denselben Pilz nur Albu- mosen. Peptone und Aminosäuren verzeichnet. Streptococcus longus zer- legt nach Emmeelikct (1) bei Luftabschluß Fibrin in Tyrosin, Leucin, 10 Amine, Fettsäuren; dagegen fehlen Indol, Phenole und Oxysäuren. Nach Tissier und Martelly (1) wirkt dieser Pilz nicht auf Fibrin, sondern nur auf Peptone zersetzend. Aehnliche Unterschiede zeigen die Angaben über Bacterium coli. Nach Taylor (1) spaltet es Casein bis zu Albu- mosen, während Tissier und Martelly (1) angeben, daß dieser Pilz nur 15 Peptone unter Bildung von Ammoniak und Indol zerlege. Auch Pfaundler (2) und Dieüdonne (1) haben eine Spaltung der Eiweißstoffe des Serums durch diesen Spaltpilz nicht feststellen können. Es scheint, daß seine proteinzersetzende Fähigkeit sich auf die Abtrennung kleinerer Atomkomplexe aus dem Proteinmolekül beschränkt. Rettger (1) hat bei 20 der Zersetzung von Eier-Fleischmischung durch ihn auch Skatol, Phenol, aromatische Oxysäuren, Indolessigsäure, Leucin und flüchtige Schwefel- verbindungen beobachtet. Die Zersetzung des Eieralbumius bei Luft- abschluß durch Mkrococcus pjogenes verläuft nach Emmerling (2) ähnlich der des Klebers durch Bacterium vulgare ; auch Tissier und Martelly (1) 25 haben über die Fäulniserzeugnisse dieses Pilzes einige Angaben gebracht. Bei der Einwirkung des Bacterium fluorescens liquefaciens auf Leim haben Emmerling und Reiser (1) Amine und Ammoniak, jedoch nicht Schwefel- wasserstoff, Phenol und Indol wahrgenommen. Kalischer (1) berichtet über die Zersetzung des Caseins durch eine der aeroben peptonisierenden 30 Mik'hbakterien, bei der er Leucin. Tyrosin, Fettsäuren, aromatische Oxy- säuren und Tryptophan, dagegen kein Skatol, Indol und Phenol fand. In derselben Weise zersetzte nach Maassen (ij auch Bacillus praepollens Pepton. Kühne (1) hat bei der Einwirkung von Bacillus suhtilis und Bacterium prodigiosum auf Albumosen Leucin, Tyrosin, Tryptophan be-85 obachtet. Einige Mitteilungen über die Zersetzung von JEiweiß durch mehrere Vibrionenarten hat St. Rontaler (1) veröffentlicht. Petri (1) hat in Eiweiß- und Fleischzuchten des Yihrio cholerae Leucin, Tyrosin, Indol, Amine und Fettsäuren gefunden. Betreffs der obligaten Anaeroben haben es M. Nencki (2) und seine Schüler Kerry (1) und Selitrenny (1) 4ü durch ihre Untersuchungen an Bacillus magnus liquefaciens, B. spinosus. B. oedematis maligni und B. Chauvoei wahrscheinlich gemacht, daß diese Spaltpilze das Proteinmolekül nur bis zu den ersten Reduktionserzeugnissen der Aminosäuren, wie Indolpropionsäure, Phenylpropionsäure, p-Oxy- phenylpropionsäure, Yaleriansäure, Essigsäure u. a. abbauen, daß aber 45 alle weiteren Spaltungsstücke in ihren Kulturen stets fehlen. Wallach hat in Gemeinschaft mit Bienstock (1, 2) dies für Bacillus putrißctis, Bacillus oedewatis maligni und Clostridium foetidum bestätigt, anscheinend aber auch Indolpropionsäure nicht gefunden. Dagegen behaupten Tissier und Martelly (1), daß die Anaeroben Bacillus perfringens und Bacillus ^o hifermentans sporogenes Indol erzeugen, eine Angabe, deren Nachprüfung sehr wünschenswert erscheint, lieber den Abbau des Caseins findet man etwas eingehendere Angaben im 10. Kapitel des IL Bandes. Er- — 110 — schöpfendere chemische Untersuchungen über die Fäulnis sind, angesichts der Kärglichkeit unserer Kenntnisse hierüber, sehr nötig. § 27. Die Ptomaine. Der Mensch hat von jeher gewisse Krankheiten mit der Fäulnis in 5 ursächliche Beziehungen gebracht. Etwas festeren Boden erhielt diese Vorstellung, als um die Mitte des 18. Jahrhunderts die englischen Aerzte John Pringle (1) und Adam Seyberth (1) durch Versuche nachwiesen, daß Tiere nach Einspritzung geringer Mengen faulender Flüssigkeiten in die Blutbahn unter den Erscheinungen schwerer Vergiftungen zugrunde 10 gingen. Aber erst im Jahre 1856 teilte Panum (1) in einer damals wenig beachteten Arbeit mit, daß man aus faulenden Flüssigkeiten durch Alkohol einen giftigen Stoff fällen könne, der, dem Körper einverleibt, die Erscheinungen der sog. putriden oder septischen Intoxikation erzeuge, und dessen Lösungen ihre Giftigkeit auch durch stundenlanges Kochen 15 nicht einbüßten. Die Entdeckung Panum's, deren Richtigkeit von Hemmer (1), Schweninger (1) und Müller (1) nachgeprüft und be- stätigt wurde, war für die Erkenntnis des V^esens der von Bakterien erzeugten Krankheiten von großer Bedeutung. Zum ersten Mal wurde hier bewiesen, daß die Schädigung des Körpers durch die Spaltpilze 20 nicht auf die lebenden Pilzzellen an sich, sondern auf von ihnen erzeugte und von ihnen trennbare Giftstoffe zurückzuführen sei. Heute ist diese damals noch hart bekämpfte Anschauung allgemein angenommen. Von Bergmann (1) und Schmiedeberg ist sodann im Jahre 1868 zuerst aus faulender Bierhefe das kristallisierende Sulfat einer giftigen orga- 25 nischeu Base dargestellt worden, die sie „Sepsin" nannten, die aber von anderen nicht wiedergefunden worden ist und vermutlich ein Gemenge verschiedener Stoffe war. Neuerdings bezeichnet Faust (1) als Sepsin eine von ihm aus faulender Bierhefe dargestellte Base, deren Struktur- formel vermutlich NH, • CH, (CH • OH), CH„ • CH, • NH, ist. Ihr Sulfat ver- 30 wandelt sich bei wiederholtem Eindampfen seiner wässerigen Lösung in Cadaverinsulfat. Von einem ganz anderen Gesichtspunkte als die Mediziner trat der italienische Chemiker Francesco Selmi (1) der Frage nach den Fäulnis- giften im Jahre 1872 näher. Er beobachtete, daß die zum Nachweise 35 giftiger Pflanzenalkaloide in Kadavern von den Gerichtschemikern ange- wandte Methode von Stas-Otto zu schweren Irrtümern führen kann, da bei der Leichenfäulnis stets basische alkaloidartige Stoffe entstehen, die zwar mit den pflanzlichen Alkaloiden nicht gleichartig, aber immerhin ihnen so ähnlich sind, daß nur der erfahrene Toxikologe sie mit Sicher- 4oheit unterscheiden kann. Die Entdeckung Selmi's, die auch von anderen Chemikern, wie Rörsch (1) und Fassbender. Schwanert (1) u. a. m., bestätigt wurde, hat mehr als einem unschuldig des Giftmordes Ange- klagten und durch den chemischen Nachweis des Giftes anscheinend Ueberführten das Leben gerettet. Nicht unerwähnt mag bleiben, daß 45 A. Gautier (1) zu derselben Zeit wie Selmi feststellte, daß bei der Fäulnis des Blutfibrins Alkaloide entstehen, und daß Marquardt (1), DupßE und Bence Jones (1) und Züelzer und Sonnenschein (1) schon einige Jahre vorher in Leichenteilen alkaloidartige Stoffe gefunden hatten. Selmi gab diesen Fäulnisbasen den noch jetzt üblichen Namen 50 P 1 m a i n e ( griechisch : ptonia, der Leichnam). Die chemische Charakte- — 111 — risierung- eines dieser Stoffe aber gelang erst M. Nencki (7), der im Jahre 1876 aus faulem Leim ein Alkaloid darstellte, das die Zusammensetzung des Collidins CsHjjN, einer Base der Pyridinreibe, zeigte, später von Nencki (8) für Isopbenyläthylamin oder Metbylpbenylmetbylamin und scbließlich (2) für Pbenylätbylamin C',;H5CHoCHoNH.. gebalten wurde. 5 Nacb den neueren Untersuchungen Spiro's (1) dürfte die letzte Annahme die richtige sein. Eine gründliche Erforschung der Ptomaine begann erst mit den Arbeiten L. Brieger's (6), der eine große Anzahl solcher aus faulenden Stofifen rein dargestellt hat. Weitere Arbeiten haben auf diesem Gebiete Gautier und Etard (1), Bocklisch (1), Güaeeschi und 10 Mosso (1), Gaecia (1) u. a. m. geliefert. Eine Zusammenstellung der umfangreichen Literatur findet man bei Jacquemart (1) und im Lehr- buch der organischen Chemie von Roscoe-Schorlemmer (1). Es hat sich ergeben, daß die bei der Fäulnis entstehenden basischen Stoffe ihrer chemischen Konstitution nach verschiedenen Gruppen ange-is hören und daß sie teils sehr giftig, teils harmlos sind. Auch bei der Zersetzung anderer stickstoffhaltiger, nicht eiweißartiger Stoffe durch Bakterien entstehen einige dieser Verbindungen und Brieger hat daher die Ptomaine ganz allgemein als basische Erzeugnisse der Lebenstätig- keit der Bakterien bezeichnet. Aber auch diese Begriffsumgrenzung 20 erweist sich als zu eng, seitdem man nachgewiesen hat. daß Ptomaine auch im Stoffwechsel der höheren Pflanzen und Tiere entstehen. Ferner rechnet man einige basische Fäulnisstoffe wie Indol und Skatol gewöhn- lich nicht zu den Ptomainen. Am besten ließe man daher die nicht mehr sinnentsprechende Bezeichnung Ptomaine ganz fallen. Völlig über- 25 flüssig ist der von Gautier (2) für basische Stoffe des tierischen Stoff- wechsels eingeführte Name Leu komaine. Wenn die Ptomaine hier dennoch getrennt von den übrigen Erzeugnissen der Fäulnis besprochen werden, so ist dies vom geschichtlichen Standpunkt berechtigt, da sie in der Entwicklung der Lehre von den Krankheiten eine bedeutsame Eolle so gespielt haben. Für eine wichtige Gruppe der Ptomaine ist die Muttersubstanz das im Tier- und Pflanzenkörper reichlich enthaltene Lecithin. Nach den Untersuchungen von Euata und Caneva (1) zerfällt es bei der spontanen Fäulnis, sowie unter Einwirkung des Bacterium iwodi(ßosnm, des Bacillus 3b mescntericus und einiger Vibrionenarten, in Fettsäuren, Glycerinphosphor- säure und eine Base, das Cholin, CHo(OH)-CH2-N(CH.3)30H, das von Carbone (1) in Fleischkulturen des Bacterium vulgare, von Emmerling und Reiser (1) auch bei der Zersetzung des Leimes durch Baderium fhtorescens liqnefaciens gefunden worden ist, ferner auch in manchen 40 Pflanzensaraen vorkommt. Es ist nur in großen Mengen giftig. Durch Oxydation entstehen aus ihm zwei weitere basische Verbindungen, das Muscarin (CH3).0H-N-CH,-CH.(0H).,. und das Beta in, COOH- CHo-N(CH3)sOH. Ersteres ist vermutlich von Brieger und Gautier in faulendem Fischfleisch beobachtet worden. Nach den Untersuchungen 45 von Schmiedeberg in Gemeinschaft mit Kuppe (1) und Haenack (1) ist es auch der giftige Stoff' des Fliegenpilzes (Amanita muscaria). Doch verhält sich das synthetisch dargestellte Muscarin in betreff* seiner Giftig- keit anders als das Pilzmuscarin. Nach neueren Untersuchungen von Harmsen (1) scheint auch die Fliegenpilzvergiftung nicht durch Muscarin, 50 sondern durch ein andersartiges Gift hervorgebracht zu werden. Das Betain ist von Brieger in faulenden Miesmuscheln, von Emmerling (2) bei der Zersetzung des Weizenklebers durch Bactermm vulgare und in Ge- — 112 — meinschaft mit Reiser (1) bei der der Gelatine durch Bacierimn fluorescens liqnefaciens g-efundeii worden. Andererseits ist es ein Bestandteil vieler Pflanzen. Eine andere, sich vom Cholin durch Abspaltung von einem Molekül Wasser ableitende, bei der Fäulnis häufig beobachtete Base ist 5 das sehr giftige Neurin, CHo=CH-N(CH3)3 0H, das vermutlich aus dem Cholin entsteht. Von Basen der aliphatischen Reihe werden außer den ge- nannten bei der Fäulnis stets die Amine einfachster Konstitution, das Methyl-, Dimethyl-, Trimethylamin und einzelne der hölieren Homologen 10 erzeugt; giftige Eigenschaften kommen ihnen nicht zu. Ferner entstehen oft Verbindungen aus der Eeihe der Diamine, wie das Aethylendiamin, das Putrescin, Cadaverin, Neuridin und Saprin. Das Putrescin ist nach den Untersuchungen von Ladenburg (1), der es zuerst synthetisch darstellte, Tetramethylendiamin. NH2(CHo)4NHo, das Cadaverin Penta- i5metliylendiamin XH2(CH._,)f,XH.3. Letzterem sind Neuridin und Saprin isomer. Giftig sind diese Stoife nur in sehr großen Gaben. Baumann und von Udranskt (1) haben angenommen, daß sie bei der Fäulnis synthetisch aus den Monaminen durch Oxydation entstehen. Wahrscheinlich aber sind sie echte Abbaustoffe, da Ellinger (2) nach- 20 gewiesen hat, daß einige der primären Spaltungsprodukte des Eiweiß- moleküls, das Lysin, NHo(CHo)4CH(NHo)C0.,H, und das dem Arginin nahestehende Ornithin, N"Ho(CHo)3CH(NH2)COoH. bei der Fäulnis unter Abspaltung von Kohlensäure in Cadaverin bzw. Putrescin übergehen. Auch die Entstehung mancher Monamine wird man sich auf diese Weise 25 vorstellen können, z. B. die des Aethylamins aus dem Glycocoll, während andere ihre Muttersubstanz vermutlich im Cholin oder Betain haben werden. Als letzter Vertreter der aliphatischen Ptomaine sei das giftige Methyl- guanidin, (NHo)(NH)C-NHfCH.5), genannt, das von Beieger u. a. in Zuchten des Vibrio cholerae gefunden worden ist. 30 Von Basen der aromatischen Reihe wurde das von Nencki, sowie von Jeanneret (1) bei der Fäulnis des Leimes entdeckte Phen}^- äthylamin schon erwähnt. Die entsprechende, sich vom Tyrosin ab- leitende Base, das p-Oxypheujiäthylamin, (OHJCoH^-CH.^-CHo -NHo, ist bei der Fäulnis noch nicht, dagegen bei der Zersetzung des Caseins in 35 reifendem Käse beobachtet worden, worüber das 10. Kapitel des II. Bandes einzusehen ist. Eine andere Gruppe der Ptomaine besteht aus Abkömm- lingen der Pyridinreihe. Emmerling (2) hat bei der Zersetzung von Blutflbrin durch Streptococcus pjjogenes ein Collidin, Oechsner de CoNiNCK (1), Gautier und Etard (1), Guareschi und Mosso (1) haben 40 andere nicht näher charakterisierte Basen aufgefunden. Nencki ist ge- neigt, anzunehmen, daß diese Basen synthetisch aus dem Tyrosin ent- stehen. Möglich erscheint es auch, daß sie sich aus den Diaminen und Diaminosäui-en bilden, nachdem Ladenburg auf chemischem Wege aus dem Pentamethylendiamin das Piperidin hat darstellen können. Auch die in 45 neuester Zeit von Ellinger (1) beobachtete Ueberführung der Indolamino- propionsäure in ein Cliinolinderivat im Tierkörper läßt ähnliche Synthesen bei der Fäulnis möglich erscheinen. Ueber die chemische Natur einer großen Anzahl anderer Ptomaine ist Sicheres nicht bekannt. 113 § 28. Die Toxine. Gleiche und ähnliche Ptomaine wie in faulenden Stoifen hat Brieger (7) auch in den Zuchten verschiedener krankheitserreg-ender Spaltpilze, wie des Badcriiun typhi, des Bacülm ietani und des Vibrio cholerae, ge- funden. Man war anfangs zu glauben geneigt, daß diese Stoffe die 5 Ursache der bei den Krankheiten auftretenden Vergiftungserscheinungen seien. Indessen machten sich gegen diese Annahme bald Bedenken geltend, da die aus den Zuchten dieser Spaltpilze dargestellten Ptomaine verhältnismäßig schwache Gifte waren, und es nicht gelang, an Versuchs- tieren mit ihnen die für das Bild der betreffenden Krankheiten charakte- lo ristischen Erscheinungen hervorzurufen. In der Tat hat man seitdem entdeckt, daß die Bakterien noch andere Gifte erzeugen, die an Furchtbarkeit der Wirkung alle bis dahin bekannten weit übertreffen. So wiesen Roux und Yersix (1) in den durch Filtration von den Bakterien völlig befreiten Zuchten des Bacinusib diphtheriae, Kitasato (2) in denen des Bacillus tetani gelöste Gifte nach, die, empfänglichen Tieren einverleibt, das typische Bild der Diphtherie und des Wundstarrkrampfes hervorriefen, sich aber von den Ptomainen durchaus unterschieden. Diese neuen Gifte, die man jetzt allgemein Toxine nennt, während man für die früher von Brieger so genannten 20 giftigen Vertreter der Ptomaine diese Bezeichnung (Toxine) fallen ge- lassen hat, sind, wie die Enzyme, denen sie in vieler Beziehung ähneln, Sekrete der Bakterien. Es sind hochmolekulare, in Wasser lösliche Verbindungen. Im Gegensatz zu den beständigen Ptomainen sind sie sehr labil, zersetzen sich in Lösungen allmählich von selbst, büßen bei 25 Temperaturen über 60** sofort ihre Wirksamkeit ein und sind auch gegen Sonnenlicht sehr empfindlich. Chemische Eingriffe auch der ge- lindesten Art, nach Sieber (1) schon die mancher tierischer und pflanz- licher Oxj'dasen, beeinträchtigen ihre Giftigkeit sehr. Durch Fällung der Zuchtflüssigkeiten mit Alkohol oder . verschiedenen Neutralsalzen 30 können die Toxine, mit anderen Stoffen eiweißartiger Natur gemischt, als amorphes Pulver erhalten werden. Eine weitere Reinigung läßt sich durch Dialyse erreichen, da tierische Membranen für sie nicht durch- gängig sind. Sie rein darzustellen ist bisher nicht gelungen. Da sich die eiweißartigen Stoffe der Zuchtflüssigkeiten von den Toxinen nicht 35 trennen ließen, so hat man diese letzteren einige Zeit für Eiweißstoffe gehalten, und Brieger und Fränkel (1) haben daher für sie die Be- zeichnung Toxalbumiue vorgeschlagen. Für die Eiweißnatnr schienen auch die Ergebnisse einiger Versuche Uschinsky's (1) zu sprechen, nach denen Bacillus tetani auch in eiweißfreier Nährlösung Toxine und Eiweiß- 40 Stoffe erzeugen soll, eine Angabe, deren Richtigkeit allerdings von Brieger (8), auch in Gemeinschaft mit Cohn (1) sowie von Hayashi (1) bestritten worden ist. Brieger hat dann mit Cohn (1) und Boer (1) die Fällungsverfahren so vervollkommnet, daß er Tetanus- und Diph- therietoxinpräparate herstellen konnte, die keinerlei Reaktionen auf 45 eiweißartige Stoffe mehr gaben. Eine Stütze für die Anschauung, daß die Bakterientoxine nicht Eiweißstoffe sind, bringen auch die Unter- suchungen von Jacoby (1) und von Hausmann (1) an den den Bakterien- toxinen in chemischer und physiologischer Beziehung durchaus gleichen- den Toxinen höherer Pflanzen, dem A b r i n aus Ahrus precatorius und 50 dem R i c i n aus Bicinus communis. Diese sogenannten Pliytotoxine LAFAR. Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. III. 8 — 114 — konnten durch geeignete Behandlung mit Pepsin eiweißfrei dargestellt werden, ohne an Giftigkeit zu verlieren. Auch die Versuche, die Nencki (1) mit seinen Schülern Sieber und Schumoff-Simanowski (1), sowie diese allein (1), ferner Fermi und Pernossi (1) über die Ein- 5 Wirkung verschiedener proteolytischer Enzyme auf Bakterientoxine und Phytotoxine ausgeführt haben, scheinen dafür zu sprechen, daß sie nicht eiweißartige Stoffe sind. Die Toxine sind vermutlich nicht einheitliche Körper sondern bestehen nach den Feststellungen von Ehrlich (1), Madsen (1) u. a. 10 wieder aus mehreren Komponenten, die sich durch den Grad ihrer Giftig- keit und auch durch die Art der Einwirkung auf den Organismus unter- scheiden. Auch für das Ricin hat Jacoby (2) ähnliche Verhältnisse nachgewiesen. In physiologischer Beziehung sind die Toxine dadurch von anderen 1.) Giften grundsätzlich verschieden, daß sie streng spezifisch nur auf ge- wisse Tierarten und auf gewisse Zellen wirken und daß die von ihnen hervorgerufenen Vergiftungserscheinungen erst eine gewisse Zeit nach der Einverleibung in den Körper zutage treten. Man nennt diese für die einzelnen Toxine charakteristische Zeitdauer die Inkubations- 2operiode. Sowohl die Spezifität der Wirkung wie die Inkubationszeit der Toxine entsprechen genau denen der sie erzeugenden Krankheits- erreger. Ebenso verhalten sich die schon genannten Phytotoxine, das Ricin, Abrin, Crotin, Robin und einige Zootoxine, wie das der Schlangen und des Aal- und Muränenblutes. 25 Der Körper der Tiere und des Menschen steht den Bakterientoxinen nicht w^ehrlos gegenüber. Kleinere Mengen kann er unschädlich machen. Ueberwindet er eine Intoxikation, so ist er hinfort gegen größere Mengen desselben Toxins unempfindlich; er ist immun geworden. Durch wiederholte Einverleibung langsam steigender Mengen Toxin kann man 30 empfängliche Tiere an verhältnismäßig ungeheure Gaben gewöhnen. Diese Widerstandsfähigkeit verdanken sie, wie zuerst Behring nachwies, be- stimmten im Serum gelösten Stoffen, welche das Toxin binden, ohne es aber zu zerstören. Man nennt sie Antitoxine. Auch im normalen Serum sind sie zuweilen in geringen Mengen vorhanden und bilden dann 35 eine der Ursachen der natürlichen Immunität. Ihre entgiftende Wirkung erstreckt sich nur auf das Toxin, durch das sie im Körper erzeugt worden sind. Ehrlich hat gezeigt, daß die Bindung von Toxin und Antitoxin wie eine chemische Reaktion in ganz bestimmten Mengenverhältnissen (Gesetz der ]\Iultipla) erfolgt. Doch scheint bei der Sättigung mancher 40 Toxine mit Antitoxinen, deren Bindung eine lockerere ist, ein dissoziierter Gleichgewichtszustand einzutreten, so daß neben der Verbindung gleich- zeitig beide Komponenten vorhanden sind. Die Einwirkung von Antitoxin auf Toxin hat Ehrlich zu einer Hypothese über den chemischen Aufbau der Toxine geführt. Er nimmt 45 an, daß im Toxinmolekül zwei voneinander unabhängige Atomgruppen bestehen. Von ihnen besitzt die eine (die haptophore) eine große spezi- fische Verwandtschaft zu Atomgruppen des Protoi)lasmas bestimmter Zellen des lebenden Körpers und fügt sich in sie leicht ein, wie Schlüssel und Schloß nach dem für die spezifische Wirkung der Enzyme von 50 E. Fischer aufgestellten Vergleich. Die andere (die toxophore) ist die Ursache der spezifischen Giftwirkung, die sich erst nach der Verkettuug des Toxins mit der haptophoren Gruppe des Zellprotoplasmas offenbart. Fehlt im Protoplasma eines Organismus eine die haptophore Toxingruppe — 115 - bindende AtomgTuppe, so ist er gegen das Toxin und seinen Erzeuger immun. Die liaptopliore Gruppe des Toxins ist ziemlich stabil, die toxopliore sehr labil. Wird sie durch geringfügige Eingriffe verändert, so entstehen ungiftige Stoffe , die Toxoide, die noch die haptophore Gruppe unverändert enthalten. Die von Ehelich vermutete enge 5 chemische Verwandtschaft zwischen den Protoplasmateilen bestimmter Körperzellen und der haptophoreu Gruppe des Toxins ist durch die Versuche von Wasseemann und Takaki (1), von Milehner (1) und von Maex (2) experimentell erwiesen worden, denen es gelang, das nur auf die großen Nervenzentren wirkende Toxin des Bacillus ietani durch 10 zerriebenes Gehirn, nicht aber auch durch andere Organteile, zu neutra- lisieren. Werden die haptophoreu Gruppen des Zellplasmas durch die verwandten des Toxins gebunden, so bemüht sich die Zelle, diesen Ver- lust durch Neubildung haptophorer Gruppen zu ersetzen. Bei der Immunisierung mit steigenden Toxinmengen wird der Körper, wie Ehe- 15 LicH sich ausdrückt, gewissermaßen auf einen Ersatz der durch das Toxin stets in Anspruch genommenen haptophoreu Gruppen der Zellen „trai- niert", und er erzeugt sie schließlich in solchem Uebermaß, daß sie der Zelle zuviel werden und diese sie in die Blutbahn abstößt. Solche frei kreisenden haptophoreu Gruppen der Zellen sind nach Ehrlich die 20 Antitoxine. Sie schützen den Körper, indem sie die haptophore Gruppe des Toxins besetzen und ihm so die Verbindung mit den empfindlichen Zellen unmöglich machen. Es steht mit dieser Hypothese gut im Ein- klang, daß man auch durch Immunisierung mit Toxoiden, die nur die haptophore Gruppe des Toxins besitzen, Antitoxine erzeugen kann. Ueber 25 die chemische Natur der Antitoxine ist nichts bekannt. Manche Toxine besitzen anscheinend außer der haptophoreu und der toxophoren Gruppe noch andere Atomgruppen spezifischer Wirkung. Zu ihnen gehören die sog. B a k t e r i e n - H ä m 1 y s i n e , die außer der giftigen Wirkung noch eine enzymartige auf die Wandung roter Blutkörper aus- so üben, so daß diese für den Blutfarbstoff durchlässig wird. Nicht alle krankheitserregenden Bakterien erzeugen diese aus der Bakterienzelle in die umgebende Flüssigkeit austretenden Toxine, die man deshalb Ectotoxiue genannt hat. So hat man bei dem Baderium typhi, dem J%no choleme und anderen Arten bisher mit Sicherheit nur 35 Toxine nachweisen können, welche, wie die Endoenzyme, an das Innere der Bakterienzelle gebunden sind. Diese als Endotoxine bezeichneten Gifte kann man in Lösung nur erhalten, wenn man die Bakterien zer- stört, sei es, wie Macfadyen und Rowland (1) getan haben, durch Zer- reiben der gefrorenen, oder nach Coneadi (1) durch Selbstverdauung der 40 durch Chloroform getöteten Zellen. Auch die Endotoxine sind sehr labile Stoffe, über deren chemische Natur nichts Näheres bekannt ist. Anti- toxine hat man bisher mit den Endotoxinen nicht darstellen können, so daß es scheint, als ob ihr Aufbau ein anderer als der der Ectotoxiue ist. Ganz neuerdings wollen Maceadyen und Eowland (1) aber auch 45 mit den aus den zertrümmerten Zellen ausgezogenen Endotoxinen Anti- körper erhalten haben. Dagegen existieren in den Kulturflüssigkeiten des Vibrio cliolerae und des Baderium pifoci/aneuni Gifte, die Antitoxine er- zeugen, für die aber das Gesetz der Multipla nur in engen Grenzen gilt. Erwähnt sei, daß auch die durch Auspressen der Bakterienzellen so erhaltenen Proteinstoffe selbst harmloser Arten bei Einverleibung unter die Haut von Tieren Eiterungen hervorrufen. Doch haben auch andere fremdkörperliche Proteinstoffe dieselbe Wirkung. 8* — 116 — Die Antitoxine sind nicht die einzigen Stoffe, die durch die Einwirkung- der Bakterien auf den tierischen Körper entstehen. Auch die Stoffe des Bakterienleibes erzeugen Antikörper. Bringt man ge- ringe Mengen Serum eines Tieres, das mit Kulturen des Bacteriuni coli h commune immunisiert worden ist, in eine Bouillonkultur dieses Pilzes, so hört die Schwärmbewegung der Bakterien allmählich auf, sie ballen sich zu kleinen Klumpen zusammen, die zu Boden sinken, und die anfangs trübe Flüssigkeit wird vollständig klar. Die Stoffe, die diese Fällung der Bakterien bewirken, heißt man Agglutinine. Sie entstehen auch, 10 wenn man die Immunisierung mit bei 50^' getöteten Bakterien vor- nimmt. Sie wirken wie die Antitoxine streng spezifisch, d. h. sie agglu- tinieren in sehr starken Verdünnungen nur die Zellen jener Bakterien- spezies, mittelst der sie erzeugt worden sind. In etwas stärkerer Kon- zentration agglutinieren sie auch nahe verwandte Arten, niemals aber 15 fernstehende. Gruber und Durham haben zuerst auf die Bedeutung der Agglutinine für die Differentialdiagnose zwischen sehr ähnlichen Spezies oder Rassen hingewiesen. Das Agglutinationsphänomen gestattet, die feinsten Unterschiede im chemischen Aufbau des Bakterien proteins zu erkennen, deren Nachweis sich jedem chemischen Verfahren entzieht. 20 Im Serum von Tieren, die mit flüssigen Bakterienkulturen immuni- siert werden, entstehen ferner Stoffe, die in dem keimfreien Filtrat der Bakterienkulturen Niederschläge erzeugen. Sie heißen PrUcipitine. Bei der Immunisierung mit lebenden Bakterien entstehen ferner die sog. Bakteriolysine, die in Verbindung mit den proteolytischen Enzymen 25 des Blutes (den Alexinen) eine spezifische lösende Wirkung auf die be- treffenden Bakterien ausüben. Man hat später entdeckt, daß die Bildung der Antikörper nicht eine allein gegen die Bakterien und ihre Sekrete gerichtete Schutzmaßregel des lebenden Körpers ist, sondern daß sie ganz allgemein erfolgt, wenn ihm fremdkörperliche Zellen oder Eiweißstoffe 30 auf unnatürlichem Wege (z. B. durch Einspritzung in die Blutbahn oder unter die Haut) einverleibt werden. Bürdet hat zuerst gezeigt, daß im Serum eines Tieres, dem rote Blutkörper einer anderen Tierart eingespritzt worden sind, spezifische Hämolysine und Hämoagglutinine entstehen. Werden Lösungen körperfremder Eiweißstoffe in die Blutbahn eingeführt, so ent- 35 stehen spezifisch wirkende Präcipitine. Bordet erhielt solche im Jahre 1899 zuerst für das Casein verschiedener Milcharten. Wassermann und Schütze, Uhlenhut, Jess u. a. haben sie auch mit den Eiweißstoffen des Blutserums, des Fleisches usw. erzeugt. Mit den diese Präcipitine ent- haltenden sog. spezifischen Seris ist ein Reagenz von größter Feinheit 40 geschaffen, welches die sichere Unterscheidung der Milch, des Blutes, des Fleisches verschiedener Tierarten und ihren Nachweis nebeneinander ge- stattet, und das der Nahrungsmittel- und Gerichtschemiker in Zukunft sicherlich oft verwenden wird. Es kann an dieser Stelle nicht weiter auf die Antikörper eingegangen werden, da sie zunächst nur 45 in der pathologischen Mykologie und der allgemeinen Physiologie eine wichtige Rolle spielen. Erwähnt werden mußten sie aber auch hier, denn sie lehren neue, eigenartige Berührungspunkte zwischen Mykologie und physiologischer Chemie kennen. Wer sich über diese Stoffe ein- gehender unterrichten will, der sei auf das schon öfter erwähnte Hand- 50 buch der pathogenen Mikroorganismen von Kolle und Wassermann und auf die die Toxine, Antitoxine und Bakteriolysine berücksichtigenden Werke von Oppenheimer (1 u. 2) verwiesen. Ein sehr anschauliches Bild gibt auch die kürzere Zusammenstellung von Aschoff (1). Ueber die — 117 — für den Nahruiissniittel- luid Gerichtschemiker wichtigen spezifischen Sera findet man das Wichtigste bei Piokkowski (2). § 29. Bakteriengifte in Nahrungsmitteln. Die nach dem Genüsse von Nahrungsmittehi tierischer Herkunft zu^Yeilen auftretenden Vergiftungen sind meist auf Bakteriengifte 5 zurückzuführen. Besonders häufig sind die Vergiftungen durch Fleisch- waren, die sich nach Ursache und Erscheinung in zwei streng unter- schiedene Gruppen ordnen lassen. In die eine gehören die sog. Fleiselivergiftungen, bei denen die Erkrankung sich vorwiegend in einer schweren, oft tödlichen Entzündung des Darmkanales äußert. In lo Fleisch, das diese Art der Vergiftung hervorruft, findet man entweder Baderium vulgare oder Verwandte des Bacterium coli. Baderium vulgare gelangt vermutlich erst nach dem Tode in das ursprünglich gesunde Fleisch. Beim Genüsse erscheint dieses meist noch unverändert und zeigt keine Merkmale der Fäulnis. Die Ursache der Vergiftung sindis wohl weniger die von dem Pilz erzeugten Ptomaine, unter denen Cak- BONE (1) Cholin, AethA'lendiamin, Gadinin. Trimethylamin gefunden hat, als Toxine. Nach den Untersuchungen Meyeehof's (1) und Pfuhl's (1) bildet er vorwiegend Endotoxine. in geringerem Maße Ectotoxine. Durch kurzes Kochen werden sie zerstört. Bei längerer Fäulnis scheinen aller- 20 dings, wie Versuche Scholl's (1) zeigen, im Fleisch auch beständigere Gifte zu entstehen, die erst durch anderthalbstündiges Kochen unschäd- . lieh gemacht werden können. Durch Baderium vulgare verursachte Fleisclivergiftungen sind von Levy (1), Jaeger (1), Poels und Dhont (1), SiLBEKSCHMIDT (Ij, WeSENBERG (1), GlÜCKSMAKN (1), PfUHL (1) Und 25 ScHUMBURG (1) beschrieben worden. Während das von Baderium vulgare befallene, äußerlich unver- änderte Fleisch, wenigstens im ungekochten Zustande, so giftig wirkt, wird stärker verfaultes, bereits ekelhaft riechendes Fleisch nicht nur von den auf niedriger Kulturstufe stehenden Völkerschaften Asiens und 30 Polynesiens, wie Navarre (1) und Smolekski (1) anführen, sondern auch von dem europäischen Kulturmenschen in großen j\lengen ohne Schaden . verzehrt. Auch der sog. Gärströmling, eine in den unteren Klassen Norwegens sehr beliebte Fischkonserve, über die man im 22. Kapitel des IL Bandes nähere Angaben findet, ist nach Mörner's (1) Unter- 35 suchungen das Erzeugnis einer unter Luftabschluß in schwacher Salz- lake vor sich gehenden abgekürzten Fäulnis. In der Tat hat Brieger (9) beobachtet, daß giftige Stoße nur in den ersten Abschnitten der Fäulnis entstehen, später aber wieder verschwinden. Nicht verwechseln darf man diese faulige Zersetzung mit der sog. Reifung frisch ge-40 schlachteten Fleisches und mancher konservierten Fische, die den zähen Muskeln erst die für den Genuß nötige Mürbe verleiht. Sie ist eine zuerst von E. Salkowski beobachtete Zersetzung des Fleischeiweißes in Albumoseu, Peptone, Amine durch die körpereigenen proteolytischen Enzyme. Diese Eeifuug nennt man Autol3^se. Nähere Angaben über 45 sie werden in dem eben zuvor bezeichneten Kapitel gebracht werden. Häufiger als Baderium vulgare sind Verwandte des Baderium coli die Urheber der Fleischvergiftungen. In diesen Fällen stammt das Fleisch stets von Tieren, die an gewissen entzündlichen Krankheiten des Darmes oder der Geschlechtsteile gelitten haben und deshalb not- 50 — 118 — gesclilaclitet worden sind. Es enthält die betreifenden Kranklieitserreger in großer Zahl. Diese sind anscheinend alle mit dem schon im § 23 er- wähnten Baderinm xiaratypliosnm nahe verwandt oder identisch. Eine besonders hänfig beobachtete Art ist der von Gärtner (1) bei der ersten 5 einwandsfrei untersncliten Fleischvergiftung in Fraukenhausen im Jahre 1888 aufgefundene Bacillus enteritidis, der später auch von Kar- linski (1), VAN Eemengem (1), Günther (1), Fischer (1) beobachtet worden ist. Andere nahestehende Arten sind dui'ch Gaffky und Paak (1), Basenau (1), Kaensche (1), Herrmann (1), Trautmann (1) u. a. beschrieben 10 worden. Nach Beobachtungen von Levy und Jacobsthal (1) scheint auch das Baderinm tuphi unter Umständen bei Tieren als Erreger ent- zündlicher Erkrankungen auftreten zu können. So erklären sich wohl die Tj'phusepidemien. die man zuweilen nach dem Genuß von Fleisch- waren beobachtet hat. Die Bakterien der Fleischvergiftungen aus der 15 Coligruppe erzeugen Toxine, und zwar nach den Untersuchungen Brieger's und Kempner's (1) sowie Magfadyen's und Eowland's (1), teils Endotoxine teils Ectotoxine. Manche von ihnen bilden anscheinend auch kochbeständige Gifte. Ihre gesundheitsschädigende Wirkung ist wohl vorwiegend auf diese Giftstoffe zurückzuführen, die sie teils schon 20 in dem betreffenden Nahrungsmittel, teils wohl auch innerhalb des menschlichen Körpers erzeugen. Von den Fleischvergiftungen streng unterschieden nach Ursache und Erscheinung sind die sog. Wurstyerg:iftuiigeii, die meist tödlich verlaufen und besonders nach dem Genuß von Würsten aus leicht zer- 25 setzlichen Stoffen, aber auch von Schinken und anderen Fleischgerichten beobachtet worden sind. Die Vergiftungserscheinungen treten in diesem Falle nur in den großen Nervenzentren auf und äußern sich in Seh- störungen, Schluckbeschwerden, Lähmungen usw., während der Darm- kanal nicht angegriffen wird. Das gesamte Krankheitsbild ist als 30 Botulismus bezeiclmet worden. Maass (1) und A. Ehrenberg (1) haben aus verdorbenen Würsten eine Anzahl Ptomaine dargestellt, die aber zum Botulismus keine Beziehungen haben. Die Fleischwaren, welche Botulismus erzeugen, erscheinen äußerlich bis auf einen etwas scharfen, ranzigen Geruch unverändert und zeigen keine Fäulniserscheinungen. 35 Als Urheber der ^^"urstvergiftungen hat van Ermengem (2) einen obligat anaeroben, sporenbildenden Spaltpilz, Bacillus hoüdinus, erkannt, der auch von Eömer (1) in giftiger Wurst, von Kempner (1) in Schweine- kot wieder gefunden worden ist. Der Bacillus hotulimis ist nicht pathogen und vermehrt sich im lebenden Organismus nicht, sondern entfaltet seine 40 Wirksamkeit nur durch ein Ectotoxin, das er in den befallenen Fleisch- waren erzeugt. Dieses Gift gleicht in seinen Eigenschaften und in der Furchtbarkeit seiner Wirkung ganz dem Toxin des Bacillus ieiani und verbindet sich auch wie dieses lediglich mit den Zellen der Haupt- nervenzentren, wie die Untersuchungen von Marinesco (1), von Keinipner 45 und Pollack (1) und von Schepilewsky (1) gezeigt haben. Kempner (1) hat mit ihm auch ein antitoxisches Serum erzeugen können. Der Bacillus hohdinus, ein Stäbchen von 4 bis 9 in Länge und 0,9 bis 1,2 i-i Dicke, gehört zu den anaeroben Buttersäurebazillen. Er wächst nur in zucker- und peptonhaltigen Nährböden unter starker Entwicklung 50 von Wasserstoff und Kohlensäure, verändert j\Iilch aber nicht. Die meist am Ende der Stäbchen entstehenden ovalen Sporen werden schon durch halbstündiges Erwärmen auf 80" C getötet. Da BacUlns hotulinus auch schon bei einem Gehalt von 6 Proz. Kochsalz sein Wachstum im Fleisch — 119 — einstellt, so ist es eine leichte Aufgabe, durch sorgfältige Behandlung der Fleischwaren diese furchtbaren Vergiftungen zu verhindern. Auch in vegetabilischen Nahrungsmitteln tritt Bacillus hotnlimis, wenn auch seltener, als Giftbildner auf. Landmaxx (1) berichtet über eine sehr folgenschwere Vergiftung mit vielen Todesfällen durch Bohnen, die von 5 diesem Pilz befallen waren. Vielleicht ebenfalls durch den Bacillus hotulinus oder einen ihm ähnlichen Pilz wird das Gift der sog. Fischver^iftiiugeii erzeugt, deren Erscheinung und Verlauf dem Botulismus völlig gleichen, so daß die für sie gebräuchliche Bezeichnung des Ichthyosismus am besten 10 fiele. Die Fischvergiftung hat wie die Wurstvergiftung mit der Fäulnis nichts zu tun. sondern tritt stets nach dem Genuß äußerlich unver- änderter, konservierter Fische ein. Vielleicht auch spielen bei den Fischvergiftungen, wie bei den Fleischvergiftungen, gewisse bakterielle Krankheiten eine Eolle. als deren Urheber von Fischel und Enoch (1), 15 "Wyss (1), Babes und Rieglek (1), Sanarelli (1), Aeustamoff (1), Emme- rich und Weibel (1), Sieber und Schumoff (2) bisher meist dem Bac- terium vulgare nahe verwandte Arten aufgefunden worden sind. Eine Zusammenstellung der gesamten Literatur darüber findet man bei Smo- i/Exsia (1). 20 Ebensowenig geklärt sind zurzeit die Ansichten über die ver- schiedenen Formen der 3Iusehelvergiftuug. Ihre schwerste Form, die sog. paralytische, die sich in Lähmungen äußert, ist nach den L'nter- suchungen von Wolfe (2), Brieger (10), E. Salkowski (5) und Thesex (1) nicht auf Bakterientoxine sondern auf ein Ptomain, das Mytilo-25 toxin, zurückzuführen. Dagegen haben Galeotti und Zaüdo (1) aus giftigen Miesmuscheln und Murex bradatus Bakterien züchten können, die anscheinend zur der Gruppe der Proteus- oder Colibakterien gehören und teils lösliche teils an die Zelle gebundene Giftstoffe erzeugen. Einen Fall einer Vergiftung durch Austern, der unter den Erscheinungen des 30 Botulismus verlief, beschreibt A. Brosch (1). Ueber Vergiftungen durch Hummer findet man einige Angaben bei Simon (1). Die Gifte, welche durch die Lebenstätigkeit von Spaltpilzen in Eieru entstehen, sind noch wenig untersucht. Einige Beobachtungen 35 darüber bringen Glasmacher (1), Scholl (1), Boxhoff (1) und Gri- goriew (1). Betreffs der Giftstoffe, welche von den Bakterien und anderen Pilzen in der Milch, dem Käse und in Futterartikeln erzeugt werden, vergleiche man die Angaben im 13. und im 21. Kapitel des II. Bandes. 40 Der Kuriosität halber sei erwähnt, daß manche wilden Völker von den Bakterientoxinen einen praktischen Gebrauch machen. Le Daxtec (1) teilt mit. daß die Bewohner der Neuen Hebriden ihre Pfeile mit dem die Sporen des Bacillus fetani enthaltenden Sumpfschlamme bestreichen. § 30. Erkennung, Bestimmung und Darstellung der proteolytischen 45 Enzyme der Bakterien. Man darf es heute als eine feststehende Tatsache betrachten, daß die Assimilation der Nährstoffe und damit das ganze Zelleben aufs innigste mit der Gegenwart von Enzymen verknüpft ist, welche eine Spaltung der Nährstoffe herbeiführen und sie damit erst in den für die 50 — 120 — Zelle verwertbaren Zustand überführen. Wie der tierische Organismus in seinem Darmkanal und auch, wie die Untersuchungen über die Anto- lyse ergeben haben, in der Gesamtheit seines Zellenstaates über eine Anzahl von Enzymen verfügt, die ihm die Verwertung der Nährstoife 5 ermöglichen, so finden wir auch im Pflanzenreiche und im besonderen bei den niederen Pilzen eine ganze Reihe solcher Enzyme, die für das Leben der einzelligen Organismen eine entscheidende Bedeutung be- sitzen. Beinahe alle Mikroorganismen benötigen stickstoffhaltige Ver- bindungen zum Aufbau und zur Erhaltung ihrer Leibessubstanz, zum 10 Zwecke ihrer Vermehrung. Eine große Zahl von Mikroorganismenarten ist imstande, ihren Bedarf an Stickstoff aus relativ einfach zusammen- gesetzten stickstoffhaltigen Verbindungen zu decken und Asparagin, AmidosänreUj einzelne selbst Nitrate oder atmosphärischen Stickstoff' zu verwerten. Aber einerseits kommt diese Fähigkeit nicht allen Mikro- 15 Organismen zu, andrerseits erheischen es schon die natürlichen Lebens- bedingungen, unter welchen nicht immer so einfach zusammengesetzte Stickstoffverbindungen vorhanden sind, daß die Mehrzahl der Mikro- organismen auch kompliziertere stickstoffhaltige Moleküle zu zerlegen vermögen. Lisbesondere ist es das genuine koagulierbare Eiweiß, welches 20 allenthalben in Form von pflanzlicben und tierischen Resten den Mikro- organismen zur Verfügung steht. Gerade dieses letztere aber würde direkt für die Mikroorganismen nicht verwertbar sein: denn es besitzt nicht die Fähigkeit der Diffusion und kann somit durch die Membran der Zelle auch nicht aufgenommen werden. Die Mikroorganismen 25 müssen also, wenn sie auf Eiweiß als Stickstoffquelle angewiesen sind, dasselbe erst in diffündierbare Verbindungen spalten und sie sind durch die in ihnen enthaltenen oder von ihnen abgesonderten proteolytischen Enzyme dazu befähigt. Die Erkenntnis, daß die eiweißzersetzende Wirkung der Spaltpilze 30 nicht unmittelbar an das Leben derselben geknüpft sei, sondern von Enzymen ausgehe, ist eigentlich zuerst 1887 in der Arbeit von H. Bitter (1) „Ueber die Fermentauscheidung des KocH'schen Vibrio der Cholera asiatica", die unter H. Buchker's Leitung angefertigt wurde, gegeben. Bittee gelang es, den Nachweis zu erbringen, daß die Verflüssigung der 35 Gelatine und des koagulierten Eiweiß durch den Kocn'schen Oholera- vibrio sowie den Vibrio Finkler-Prioii nicht unmittelbar mit der Lebens- tätigkeit der Vibrionen zusammenhängt, sondern durch ein von den Vibrionen produziertes, ungeformtes peptonisierendes Enzym vermittelt wird. Aehnliche Beobachtungen konnten kurz darauf Senger (1) und 4oJerosch (1) machen, und fast gleichzeitig erschienen auch Mitteilungen von RiETSCH (1) und Sternberci (1), welche teils die BiTTER'schen An- gaben bestätigten, teils eine Erw^eiterung seiner Forschungen brachten. Bald nachher gelang es Salkowski (7), durch Digestion der Hefe mit Chloroform es wahrscheinlich zu machen, daß auch hierbei ein proteo- 45lytisches Enzym eine Rolle spiele und die schon von Bechamp und ScHÜTZENBERGER bcobachteten Zersetzungen der Hefe hervorrufe. Weiteren Ausbau erfuhr dann die Lehre von den proteolytischen Enzymen der Bakterien vornehmlich durch die Arbeiten von Fermi (1) und seinen Mitarbeitern, sowie durch die Beobachtungen von Hahn (1) llber die 5oEndoenzyme. Durch die FERMi'schen Arbeiten wurde namentlich eine bequeme Methode zum Nachweis der proteolytischen Enzyme gegeben, sowie deren Eigenschaften festgestellt, während dem Verfasser und seinem Mitarbeiter Geret (1) mit Hilfe der BuciiNER-HAHN'schen Preßmethode — 121 — der Nachweis gelang, daß es nicht nur Bakterienarten gibt, die proteo- lytische Enzyme aussondern, sondern daß wahrscheinlich alle Bakterieu- arten, wie überhaupt jede i)flanzliche und tierische Zelle, iiber solche proteolytische Enzyme verfügen, die aber bei den meisten nur im Innern der Zelle als Endofermente wirksam sind oder aber nur innerhalb der 5 Zellwand die Spaltung der Xahrungsstoffe bewirken. Obgleich dieser Nachweis von Hahn und Geket bisher nur für die Typhus- und Tuberkel- bazillen geführt wurde, so ist kein Grund zu der Annahme vorhanden, daß nicht auch andere, nichtverflüssigende Arten über solche Endoenzyme verfügen. 10 Demnach würden also als proteolytische Enzyme der Bakterien zu unterscheiden sein: 1. Eetoeiizyme, welche von den Bakterien aus- gesondert werden und daher nur bei gelatineverflüssigenden Arten nachweisbar sind; 2. Endoenzyme, die in der Regel nur nach Zer- trümmerung oder Absterben oder pathologischer Veränderung der Zeileis festzustellen sind und auch den nicht verflüssigenden Arten zukommen. Es ist allerdings noch nicht klargestellt, ob nicht vielfach die Ge- latineverflüssigung, die als Wirkung von Ectoenzymen imponiert, auch auf Kosten von Endoenzymen zu setzen ist, die infolge Absterbens oder pathologischer Veränderung der Bakterienzeilen frei wurden. Eine Be-20 obachtung von Gottschlich und Weigakg (1) weist darauf hin: gerade diejenige Bakterienart, bei welcher eine relativ starke Gelatine Verflüssi- gung stattfindet, der Choleravibrio, zeigt zwar auf unseren gewöhnlichen Nährböden eine starke Vermehrungsfähigkeit, aber Hand in Hand geht damit auch ein rasches Absterben der Bakterien. Unter solchen Um- 25 ständen müssen auch in jeder älteren Kultur eine große Zahl abge- storbener oder bereits pathologisch veränderter Individuen sein, und es ist unzweifelhaft, daß aus solchen auch Endoenzyme austreten können, die nunmehr als Ectoenzyme imponieren. In praxi wird es also schwer sein, stets Endo- und Ectoenzyme zu trennen, und da allem Anschein 30 nach auch ihr Verhalten gegen Temperaturen, Antiseptica etc. nicht wesentlich verschieden ist, so sollen hier beide Enzymgruppen zunächst gemeinsam behandelt werden. Ueber Unterschiede der Darstellung und in der Wirkung siehe weiter unten. Die Zahl der Bakterienarten, bei denen die Produktion proteoly-35 tischer Ectoenzyme nachgewiesen ist, ist eine recht beträchtliche. Es seien hier nur der Kocn'sche Cholera vibrio, Vibrio Finkler-Prior (Bitter, Fermi), der DEXECKE'sche Käsebazillus, Bacillus MiUeri, der Bac. suhtiUs, Bac. anthracis, Bac. mcgateriuni, Bac. injocyaneus, Bac. anthracis (Hankin, Fermi), der Ilkrococcus procligiosus, Micrococcus ascoformis, Micrococcusm ramosns angeführt. Noch größer aber ist die Zahl der Bakterienarten, bei denen zwar die Anwesenheit eines solchen Enzyms nicht direkt nachgewiesen ist, indessen einfach aus der gelatineverflüssigenden Wir- kung der betreffenden Arten geschlossen werden kann. Diese Bakterien- arten sämtlich aufzuführen, würde an dieser Stelle zu weit führen. Esd5 sei nur hervorgehoben, daß namentlich die stark verbreiteten Proteus- arten erhebliche Mengen eines solchen Enzyms auszuscheiden pflegen, ferner der Bac. mesentericus mügcdns (Vignal). Man kann ruhig annehmen — und die tägliche bakteriologische Erfahrung bestätigt es — , daß da, wo nicht gerade mit Reinkulturen einer nicht verflüssigenden Bakterien- so art gearbeitet wird, wo also mehrere Bakterienarten gleichzeitig in einer Flüssigkeit suspendiert sind oder an festen Materialien haften, auch immer solche Spezies darunter sind, die ein proteolytisches Enzym aus- — 122 -^ sondern und demgemäß Gelatine zu verflüssigen vermögen. So findet man im A^'asser, Boden, in der Luft stets verflüssigende Arten und ge- rade ihre Aveite Verbreitung weist den proteolytischen Bakterienenzymen eine bedeutsame Bolle, teils schädlicher, teils nützlicher Natur im Gärungs- ögewerbe zu. Dabei ist allerdings zu beachten, daß zwischen den einzelnen Stämmen derselben Bakterienart große Differenzen in bezug auf die Menge des produzierten Enzyms bestehen können, daß namentlich auch bei der längeren Züchtung auf künstlichen Nährböden das Verflüssigungs- vermögen erheblich sinken kann. 10 Nachweis; Die Existenz proteolytischer Enzjmie läßt sich sowohl in Reinkulturen, wie in Bakteriengemischen (Faulflüssigkeiten etc.) in verschiedener AVeise nachweisen. Alle Methoden zielen darauf ab, die Gegenwart der lebenden Keime auszuschalten oder wenigstens ihre Ent- wicklung zu hemmen. Dieses Ziel kann man erreichen: 1. Durch Er- ishitzen der betreffenden euzymhaltigen Flüssigkeit auf 55— 60'\ In- dessen werden hierdurch nicht sicher alle Bakterienarten abgetötet. Andrerseits beweisen Fermi's Versuche, daß es Bakterienenzyme gibt, die schon bei dieser Temperatur vernichtet werden. Dieses Verfahren ist daher als das schlechteste zu bezeichnen. — 2. Durch keimfreies 20 Filtrieren der Flüssigkeit mittelst Ton- oder Kieselgurfilter. — 3. Durch Zusatz von antiseptisch wirkenden Verbindungen. Als solche kommen hauptsächlich in Betracht: Karbolsäure, Salicylsäure, Thymol, Toluol, Natriumflorid. Vom Sublimat wird man der fällenden Wirkung halber Ab- stand nehmen, vom Chloroform wegen seiner Flüchtigkeit bei etwas erhöhter 25 Temperatur. Nach eigenen Versuchen kann der Verfasser am meisten das Toluol empfehlen, das stets entwicklungshemmend wirkt und unter allen Antisepticis am wenigsten die Enzj^mwirkung beeinträchtigt. Die Flüssig- keit muß mit dem Toluol — ca. 5 — 10 ccm auf 1 Liter Flüssigkeit — gut durchgeschüttelt werden. Als Prüfungsobj ekt für die qualita- sotive proteolytische Wirkung empfiehlt sich am meisten die gewöhnliche, sterilisierte Nährgelatine oder das Fibrin. Feemi versetzt die Gelatine noch mit einem antiseptischen Zusatz (7 Gramm reine Gelatine in 100 Gramm gesättigter wässeriger Thymollösung oder Karbolwasser). Indessen ist dieser Zusatz, wenn die zu untersuchende Flüssigkeit, die 35 in Mengen von 1 — 2 ccm auf die in Reagenzröhren befindliche starre Gelatine geschichet wird, mit Antisepticis versehen wurde und die Gelatine sterilisiert war, nicht notwendig. Die proteolytische Wirkung wird hier durch die Verflüssigung der oberen Gelatineschichten erkannt. Statt des gewöhnlichen Fibrins kann 40 man auch Karminflbrin (Geüblek, Leipzig) benutzen, das ebenso wie das gewöhnliche Fibrin in der Flüssigkeit suspendiert wird, aber durch die bei Eiweißlösung auftretende rote Färbung der Flüssigkeit leichter den Effekt beurteilen läßt. Für viele Bakterienenzyme dürfte auch Eijkman's (1) Milchagar (Magermilch zu gewöhnlichem Agar wie 1 : 3 45 bis 1:6, getrennt sterilisiert) zum Nachweis geeignet sein, das durch caseinspaltende Enzyme aufgehellt wird. Quantitative Bestimmung:: 1. Zur Orientierung über die (luan- titative Wirkung bei vergleichenden Bestimmungen brauchbar ist die FERMi'sche Methode. In Reagenzgläser von 8 mm Durchmesser werden 50 3 ccm Thymol- oder Karbol-Gelatine (7 proz.) gefüllt. Die Gelatine muß in genau senkrechter Lage erstarren, der obere Rand der Gelatineschicht wird am Glase markiert. Sodann werden 1 — 2, eventuell auch mehr ccm der zu untersuchenden Flüssigkeit, gegebenenfalls noch mit antiseptischem — 123 — Zusatz, aufgescliichtet, die Gläser bei gleicher Temperatur aufbewahrt und in bestimmten Zeitintervallen die Höhe der verflüssigten Gelatine- schicht mit dem Maßstab gemessen. — 2. Für genaue Bestimm ungen empfiehlt es sich, Fibrin oder koaguliertes Hühnereiweiß als Prüfungs- objekt zu wählen und die ]\renge des gelösten Stickstoffes zu bestimmen. 5 Man bringt abgewogene Mengen Fibrin in abgemessene Mengen der enzymhaltigen Flüssigkeit, digeriert bei 37 *', erhitzt die Flüssigkeit zum Sieden, neutralisiert genau (zweckmäßig unter Zusatz von 5 — 10 ccm konzentrierter Kochsalzlösung auf 100 ccm Flüssigkeit), füllt auf ein bestimmtes Volumen auf, filtriert durch trockene Filter und bestimmt 10 in einem aliquoten Teil des Filtrates den Stickstoff" nach Kjeldahl. Handelt es sich um eine Enzj-mlösung, die selbst größere Mengen von koagulierbarem Eiweiß enthält, wie die Preßsäfte aus Bakterien, so ist der Fibrinzusatz unnötig. Man bestimmt einfach vor und nach der Di- gestion unter Inu ehaltung des beim Fibrin angegebenen Verfahrens die 15 Menge des in Lösung gegangenen Stickstoffs. Selbstverständlich kann man auch statt dessen die Menge des ungelösten Fibrins oder Eiweiß bestimmen, indem man dasselbe nach Koagulation auf einem gewogenen Filter sammelt, wäscht und wägt. Die hier erwähnten Versuchsanord- nungen können in gleicher Weise zum Nachweis der proteolytischen 20 Endoenzyme und der Ectoenzyme benützt werden. Die Beschreibung der Darstellung der proteolytiselieu Euzyme soll bei den Ectoenzymen beginnen. Die einfachste Methode, um zu relativ reinen Präparaten zu gelangen, ist die Alkoholfällung, die von EiETScH (1) und Feemi angewandt wurde. Will man eine Beimengung 25 von fremden Eiweißkörpern nach Möglichkeit vermeiden, so züchtet man die betreffenden Bakterienarten auf eiweißfreien Nährböden, was aber nicht immer angängig ist; sonst geht man von gewöhnlichen Bouillon- kulturen aus. Man fällt die etwa achttägigen Kulturen mit dem 8 — 10- fachen Volumen Alkohol nach vorhergegangener Konzentration im Va-30 kuum, filtriert den Niederschlag ab und wäscht wiederholt mit absolutem Alkohol, eventuell noch mit Aether und zerreibt den Niederschlag zu einem feinen, trockenen Pulver. Dieses letztere enthält natürlich auch eine Menge anorganischer Salze, die aus der wässerigen Lösung des Pulvers größtenteils durch Dialyse entfernt werden können. Die Enzyme 35 diffundieren nach Fermi (1) nicht. Zweckmäßig gestaltet man die Alkoholbehandlung möglichst kurz, weil sonst die Enzyme geschädigt w'erden und auch die Wasserlöslichkeit des Niederschlags beeinträchtigt wird. Schonender scheint noch die Fällung mit Aceton zu sein (s. 14. Kap. d. IV. Bds.). Da manche Bakterienarten durch die Alkohol- bzw^ Aceton- 4o behandlung nicht getötet werden, so muß man, um die Wirkung leben- der Bakterien aus dem Trockenpräparat auszuschalten, gegebenenfalls vor der Konzentration und Alkoholbehaudlung die Flüssigkeiten durch Ton- oder Kieselgurfilter keimfrei filtrieren oder aber den völlig trockenen Alkohol- oder Acetonniederschlag auf 120 '^ erhitzen, was ohne wesent- 45 liehe Schädigung der proteolytischen Enzyme in den meisten Fällen ge- schehen kann (s. u.). Ganz reine Präparate der Enzyme lassen sich selbstverständlich auf diesem Wege nicht gewinnen, wohl aber aus dem Alkoholniederschlag konzentrierte Enzymlösungen darstellen. — Zum Zwecke der Darstellung von proteolytischen Endoenzymen züchtet 00 man größere Mengen von Bakterien auf mit Agar gefüllten Kolleschalen, hebt die feuchten Bakterienmassen mit dem Spatel ab oder spült sie mit Hilfe von steriler Kochsalzlösung ab, die man durch Centrifugieren — 124 — entfernt und zum Zwecke des Wascliens erneuert, und zerreibt dann die Bakterienraassen mit Quarzsand (5- — 10 fache Gewichtsmenge) und Kieselgur (viertel bis gleiche Gewichtsmenge), wenn nötig unter Zusatz von etwas Kochsalzlösung. Die Masse wird ausgepreßt (s. 14. Kap. od. IV. Bds.), der erhaltene Preßsaft entweder direkt unter Zusatz von Toluol nach den vorher angegebenen Methoden geprüft oder keimfrei filtriert (weniger ratsam) oder nach Konzentrierung im Vakuum mit Alkohol oder Aceton gefällt. § 31. Eigenschaften, Wirkungsweise und Biltlungsbetlingungen der 10 proteolytischen Enzyme der Bakterien. Ueber das Verhalten der proteolytischen Enzyme gegen verschiedene Temperaturen liegen schon einige Feststellungen vor. Die meisten der proteolytischen Ectoenzyine gehören nicht zu der Klasse der äußerst labilen Enzyme, die, wie die Zymase (Alkoholase), schon durch Erhitzen 15 der Lösung auf 55 ^ vollständig vernichtet werden. Dabei ist allerdings die Prüfungsraethode von wesentlicher Bedeutung, bzw. die Art der Lösung, Erhitzt man einfach alte Bouillon- oder Gelatinekulturen, so muß man sich darüber klar sein, daß hier in der Kultur gebildete Säuren oder Ammoniak bei höhei^er Temperatur zerstörend auf das Enzym wirken 20 können. Man muß also zum mindesten die Eeaktion während der Er- hitzung neutral gestalten, kann sie nachher zum Zwecke der Prüfung auf Gelatine wieder leicht alkalisieren. Deswegen sind auch die Fermi- schen Angaben über die Temperaturempfindlichkeit der proteolytischen Bakterienenzyme nicht als absolut, sondern nur als für den speziellen 25 Fall (Verwendung von verflüssigter Gelatinekultur der betreffenden Spezies) gültig zu bezeichnen. Feemi fand, daß durch einstündiges Er- hitzen vernichtet werden : Die proteolytischen Enzyme von 31. prodigiosus, M. ascoformis, Bac. ranwsus, Stapluß. pyogen, aureus, Buttersäurebazillus und von gewissen Schimmelpilzen unter 55 " C, — von Bac. pijocijaneus, 30 Heubazillus, Sarcina atiraniiaca, Bac. fluorcscens und von Bac. megaterium bei 55—60 « C, — von Bac. Milien bei 60—65 ^ C, — von Bazillus des Kieler Hafens, Käsespirillen, Vibrio Finkler-Prior, V. cholerae, Bac. anthracis und von Tryclwphyton tonsurans bei 65—70° C. Wie alle Enzyme, so scheinen auch die proteolytischen Bakterienenzyme in trockenem Zustande 35 erheblich resistenter gegen hohe Temperaturen zu sein. Wenigstens konnte Fermi das durch Alkohol gefällte Enzym des Vibrio FinBcr-Prior eine Stunde lang auf 140" erhitzen, ohne daß seine Wirksamkeit ge- schwächt wurde. Tiefe Temperaturen schädigen die Bakterienenzyme im allgemeinen nicht; selbst Abkühlen auf — 200'' C hat in einem 40 meiner Versuche das Leimlösungs vermögen des Enzymes des Mbrio cholerae (bei nachheriger Prüfung bei 22 ^) nicht wesentlich beeinträchtigt. Für die Wirkung der proteolytischen Bakterienenzyme ist selbst- verständlich eine höhere Temperatur erforderlich. Bei + 4" scheint nach Fekmi's Versuchen keine Wirkung auf Plbrin mehr nachweisbar 45 zu sein. Die optimale Temperatur für die Wirkung dürfte im allgemeinen bei 30 — 40 ^ liegen, indessen sind genauere Untersuchungen darüber nicht angestellt. Durch 200-stündiges Stehen im Sonnenlicht wurden nach Fermi und Pernossi die Enzyme verschiedener Bakterienarten geschädigt, aber 50 nicht zerstört — 12Ö — Die AMrkung der meisten proteolytischen Bakterienenzj-me wird nach Fermi durch Säurezusatz stark gemindert. Dabei verhalten sich die Enzyme der verschiedenen Bakterien arten gegenüber den verschiedenen Säuren different (Feemi [1]). Am stärksten scheinen Schwefelsäure und Salzsäure die Wirkung aller Fermente zu schädigen, am wenigsten die 5 Säuren der Fettreihe. Dies gilt aber nur von der Gelatineverflüssigung. Auf Fibrin wirkt kein bisher untersuchtes Bakterienenzym bei Gegen- wart von Säuren. Das günstigste Medium für die Wirkung der proteolytischen Bakterien- enzyme ist unzweifelhaft durch eine leicht alkalische Reaktion gegeben. 10 Diese Tatsache ist leicht verständlich, wenn man sich vergegenwärtigt, daß ja die meisten Bakterienarten nur in alkalischen Medien üppige Veimehrung zeigen. Wenn die proteolytischen Enzyme also der Auf- bereitung der Nahrung dienen sollen, so ist es begreiflich, daß die Wirkung nur in alkalischen Medien voll in Erscheinung tritt. 15 Von der Gegenwart oder Abwesenheit von Sauerstoff ist die Wirkung der fertigen Bakterienenzyme nicht abhängig, wohl aber die Bildung (s. u.). Sie verflüssigen Gelatine ohne sichtbaren Unterschied in einer Atmosphäre von Stickstoff", Kohlenoxyd, Kohlensäure, Wasserstoff, wie in Luft. Die Gegenwart von Schwefelwasserstoff beeinflußt nur die 20 Enzyme von 31. prodigiosus, Bac. pyocijanens, sowie des C'holeravibrio ungünstig (Fermi). Die Enzymljildiiug wechselt auf den verschiedenen Nährböden in ihrer Stärke. Am üppigsten ist sie wohl stets in Gelatinekulturen, Indessen ist auch auf Agarkulturen eine erhebliche Produktion wahr- 25 nehmbar, ebenso in Bouillonkulturen. Auf stark kohlenhydrathaltigen Nährböden (Kartoffeln) scheint die Bildung der proteolytischen Enzyme bei einzelnen Bakterienarten geringer zu sein. Auf eiweißfreien Nähr- böden mit Glycerinzusatz bilden nur der M. prodigiosus und Bac. pyocya- neus noch Enzym, während die übrigen von Feemi untersuchten Bakterien- 30 arten versagten. Zusatz von Glycosideu und Alkaloiden hebt in den meisten Fällen die Enzymbildung auf; am wenigsten scheint das Morphin schädlich zu wirken, am meisten das Chinin. Dabei erwies sich das Enzym des Bac. injocyancus auch hier wieder am widerstandsfähigsten (Fermi [1]). Durch Züchtung in karbolhaltiger Bouillon (Wood [1]), durch 35 Zuckerzusatz zum Nährboden (Kuhn [IJ, Auerbach [1]} kann man die Enzymbildung erheblich einschränken. Es handelt sich nach Auerbach bei der Wirkung des Zuckerzusatzes nicht um Säurebildung, welche die Enzym Wirkung aufheben könnte, sondern die Enzym bil düng wird gehindert. Daraus erklärt sich auch vielleicht zum Teil die fäulnis-ao hemmende AMrkung des Zuckers (Strauss [1], Goriki [2], Schmitz [1]). Ebenso wird die Enzymbildung nach Liborius (1) und Sanfelice (2) durch anaerobe Züchtung gehemmt; die betreffenden Stämme verloren dadurch ihr Verflüssigungsvermögen ganz oder teilweise, und einzelne gewannen es auch bei nachfolgender aerober Züchtung nicht wieder. 45 In betreff der Wirkung der proteolytischen Euzyme ist zu be- achten, daß zwar zum Nachweise dieser Enzymklasse sich die Gelatine als bestes Reagenz erwiesen hat. Jedoch ist nicht zu bezweifeln, daß auch die übrigen Eiweiskörper durch einzelne, wenn auch vielleicht nicht alle Bakterienenzyme zersetzt werden können. Relativ schwer zersetzt so werden alle natürlichen „genuinen" Eiweißlösungen, wie ungekochtes Hühnereiweiß, Blut, Blutserum, vornehmlich wohl darum, weil diese Sub- strate sämtlich noch eine gewisse Antifermentwirkung besitzen (Hahk [2]). — 126 — Schwer angreifbar sind auch die Xucleine oder nncleinartig-e Körper enthaltende Flüssigkeiten und feste Stoffe. Selbstverständlich ist auch immer ein gewisser AVassergehalt notwendig, damit die Bakterien sich vermehren, also auch die Enzyme sich bilden und in Wirksamkeit treten 5 können. Stark getrocknete Eiweißkörper, wie z. B. getrocknetes Fibrin oder mit Alkohol lange behandeltes Serumalbumin, setzen, wenn sie ein- fach in Wasser suspendiert werden, der Enzymwirkung einen ziemlich erheblichen Widerstand entgegen. Keratinsubstanzen (Haare etc.j sind der Einwirkung der proteolytischen Enzyme nur sehr schwer zugänglich. 10 Ebenso sind die elastischen Fasern (Sehnen etc.) nicht leicht zersetzlich. Die Konzentration der Eiweißlösungen spielt insofern eine Rolle, als sie die Bakterienentwicklung und damit die Enzj^mbildung hemmen kann. Verdünntes Blutserum wird z. B. viel rascher zersetzt als unverdünntes. Die Eiweißkörper entfalten hier in starker Konzentration eine ähnliche 15 hemmende Wirkung, wie sie von starken Zucker- und Salzlösungen aus- gehen kann. Ueber die Produkte der proteolytischen Enzyiuwirkung herrscht noch insofern einige Ungewißheit, als noch nicht völlig entschieden zu betrachten ist, wieviel von den weitgehenden Spaltungsprozessen, die 20 wir in bakterienhaltigen Flüssigkeiten konstatieren können, auf Rechnung der proteolytischen Enzyme zu setzen ist, bzw. wieviel an die Wirkung anderweitiger Enzyme gebunden ist oder direkt mit dem Lebens- und Wachstumsprozeß der organisierten Zelle verknüpft ist. Die meisten Untersucher, die sich bisher mit den Spaltungsprodukten beschäftigt 25 haben, haben sich im allgemeinen mit dem Nachweis der löslichen Albu- mosen und Peptone unter den Spaltungsprodukten begnügt (Bitter, Fermi). Die Schwierigkeit, große Mengen kräftig wirkender Bakterien- enzyme zu erhalten, mag davon abgehalten haben, der Frage nachzugehen, ob auch die Produkte der tiefgehenden Eiweißspaltung, wie die Hexon- 30 basen, Aminosäuren, Ammoniumbasen, Indol, Skatol, Mercaptan, ihre Ent- stehung der Enzymwirkung verdanken oder ob ihr Auftreten an die Gegenwart lebender Zellen geknüpft ist. Eigentlich kann man bisher nur in den Arbeiten von Emmerling und Reiser (1) sowie allenfalls auch von Tissier und Martelly (1) den Nachweis erbracht sehen, 35 daß das proteolytische Enzym des Bac. fluorcscens Jiquefaciens imstande ist, Arginin, Tyrosin, Leucin und Asparaginsäure neben Pepton zu bilden. Indessen ist man hier gerade wohl zu weitgehenden xA.nalogie- schlüssen berechtigt und darf annehmen, daß die Aufspaltung der Eiweißkörper in Mono- und Diaminosäuren etc. bei einer großen Zahl 40 von Bakterienarten lediglich mit Hilte der proteolytischen Enzyme er- folgt. Dabei muß es vorläufig allerdings unentschieden bleiben, ob die Rolle nur den proteolytischen Endoenzymen oder den Ectoenzj'men zu- kommt. Die Versuche von Emmerling und Reiser gestatten hier keine endgültige Entscheidung; sie wurden mit gewaschenen, frischen Bakterien 45 angestellt, die nach und nach dem in Toluolwasser befindlichen Fibrin zugesetzt wurden. Es ist also hier die Möglichkeit gegeben, daß sowohl Ectoenzym, wie auch durch Autolyse aufgelöste Bakterienleiber und da- mit Endoenzym mitgewirkt haben. Es ist aber, im ganzen genommen, nicht unwahrscheinlich, daß die Tätigkeit der proteolytischen Ectoenzj^me 50 nur auf die Ueberführung der Eiweißstoffe in eine leicht diffundierbare oder assimilierbare Form (Albumosen und Peptone) beschränkt ist, während die Endoenzyme den tiefergehenden Spaltungsprozeß, der mit der Er- zeugung von Energie einhergeht, zu verrichten hätten. Dafür sprechen — 127 — wenigstens die Beobachtungen über die Hefen-Endotryptase, welche Hexon- basen, Aminosäuren etc. bildet, während derartige Produkte bisher nie bei der ^Mrkung der reinen Ectoenzyme beobachtet wurden. Wenn man Jensen's (1) vortrelflicher Klassifizierung- folgt, so würde danach durch die Ectoenzyme eine „unechte" Gärung ausgelöst, während die Endo- 5 enzyme eine echte Gärung- hervorrufen. Die proteolytischen Ectoenzyme wären also der Invertase, die Endoenzyme der Zymase (Alkoholase) gleichzustellen. Die Natur der proteolytischen Enzyme der Bakterien erhellt aus der Tatsache, daß sie eine kräftige Wirkung nur in alkalischen Medien 10 zu entfalten vermögen, und aus den Spaltungsprodukten, welche sie liefern ; sie sind dadurch als zur Gruppe der Trypsine gehörig (Bitter, Fermi, Emmekling und Eeiser) gekennzeichnet, der ja auch die meisten proteolytischen Enzyme des Pflanzenreichs anzugliedern sind. Man sollte sie eigentlich daher auch als Tryptasen und mit dem Namen der be-15 treffenden Bakterienart bezeichnen. Für die Verschiedenheit der einzelnen proteolytischen Bakterienenzyme spricht bisher eigentlich nur das ditterente Verhalten gegen hohe Temperaturen, Säuren etc. Allerdings ist hier zu bedenken, daß diese Unterschiede eigentlich nur beweisend sind, wenn man rein dargestellte Körper in dem gleichen Lösungsmittel und in 20 gleicher Konzentration vergleicht; fremde Beimengungen, Konzentrations- unterschiede können Differenzen vortäuschen. Wünschenswert wäre es jedenfalls, daß man durch ausgedehnte Untersuchungen über die Qualität und Quantität der Spaltungsprodukte, welche die Bakterienenzyme liefern. in die Lage versetzt würde, sie strenger voneinander zu trennen. Indessen 25 ist es nach dem, was man über die chemische Tätigkeit der lebenden Zellen und die Bedeutung weiß, welche die proteolytischen Enzyme für die Ernährung der einzelnen Bakterienarten besitzen, durchaus nicht unwahrscheinlich, daß es verschiedene Arten von Bakterienendoenzymen gibt, die sich durch Qualität und Quantität der gebildeten Spaltungs-30 Produkte unterscheiden, während für die Ectoenzyme die Unterschiede jedenfalls nicht so prägnante sein dürften. D i e p r a k t i s c h e B e d e u t u n g d e r p r 1 e 1 y t i s c h e n E n z y m e für die Gärungsgewerbe wird an den einzelnen Stellen des Handbuches eingehend gewürdigt werden. Ueberall, wo eiweißhaltige Flüssigkeiten 35 oder feste Substanzen mit Hilfe von Bakterien, sei es durch Eeinkulturen, sei es durch Fäulnisgemische zersetzt werden, ist auch die Mithilfe der proteolytischen Enzyme gegeben. Insbesondere scheinen sie eine wichtige Rolle beim Reifungsprozeß des Käse zu spielen, worüber das 9. und 10. Kapitel des II. Bandes Näheres besagt. Ein weiteres Beispiel für^o die Bedeutung der proteolytischen Bakterienenzyme im Gewerbe bietet die Lederindustrie. Hier sind es die in der Kot- und Kleienbeize nach TuRXBALL (1) und Wood (2) vorhandenen Bakterien, welche mit Hilfe ihrer Enzyme die eiweißartigen Bestandteile der Haut lösen. Das 2. Kapitel des V. Bandes bringt darüber nähere Angaben. In Fällen, in denen die 45 Lösung eiweißartiger Substanzen bereits begonnen hat, aber noch nicht weit genug vorgeschritten ist, jedoch eine zu weit gehende Bakterien- entwicklung- zu befürchten ist, wird man häufig solche Prozesse in richtige Bahnen lenken können, wenn man nachträglich noch billige Antiseptica (Creolin), soweit es sich nicht um Nahrungs- und Genußmittel 50 handelt, zufügt. Die Bakterienentwicklung- wird alsdann sistiert, aber die "Wirkung des bereits gebildeten Ferments dauert fort. Auf die schädliche Tätigkeit der proteolytischen Bakterienenzyme — 128 — in der Industrie braucht liier nur ganz kurz hingewiesen zu werden. Die Zersetzung von Xalirungs- und Genußmitteln, insbesondere auch Futtermitteln und Konserven, durch Bakterien, die durch eiweißlösende Enzj^me Avirken, ist bekannt genug und an anderen Stellen dieses Hand- öbuches, insbesondere in dessen IL Band, ausführlich erörtert. Literatur zum Kapitel Die Proteinfäulnis. * Abel, J., (1) Z. f. physiolog. Chem., 1895, Bd. 20, S. 253. * Abel, R., und Draer, A., (1) Z. f. Hvg., 1895. Bd. 19, S. 61. *Arustaiuoff, M., (li Centralbl. f. Bakt.. 1891, Bd. 10, S. '11.3; Ryg. Rundsch., 1892, Bd. 2, S. 642. *Aschoff, Ludwig, il» Z. f. allgem. Physiologie, 1902, Bd. 1, S. 69 ; auch als selbständige Schrift : Ehrlich's Seitenketten- theorie und ihre Anwendung auf die kün.stlichen Immunisierungsprozesse, Jena 1902, erschienen. *Auche, (1) Hyg. Rundsch., 1897, Bd. 7, S. 1230 nach dem Referat von Smolenski. *Auerbach, W.. (1) Arch. f. Hvg., 1897, Bd. 31, S. 311. *Babes, V., und ßiegler, P., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1903, Bd. 33, Orig., S. 438. *Bagiusky, Adolf, (1) Z. f. physiolog. Chem.. 1889, Bd. 13, S. 352. *Bail, Oskar, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1902, Bd. 8, S. 567; Bd. 9. S. 501. * Ballner, F.. (1) Z. f. physiolog. Chem., 1904, Bd. 27, S. 380. *Basenau, Fr., (1) Arch. f. Hyg., 1894, Bd. 20, S. 242; 1898, Bd. 32, S. 219. * Baumann, E., (Ij Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1879, Bd. 12, S. 1450; Z. f. physiolog. Chem., 1880, Bd. 4. S. 312. — (2) Z. f. physiolog. Chem., 1877,, 78, Bd. 1, S. 60. — (3) Ebenda, 1879, Bd. 3, S. 250. — (4) Ebenda, '188283, Bd. 7, S. 282. — (5) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1877, Bd. 10. S. 685. — (6) Z. f. physiolog. Chem., 1895, Bd. 20, S. 583. *Bauniann, E., und Brieger, L., (1) Z. f. physiolog. Chem., 1879, Bd. 3, S. 149; 1880, Bd. 4, S. 204. — (2j Ebenda, 1879, Bd. 3, S. 254. * Baumann, E., und Herter, E.. (1) Z. f. physiolog. Chem., 1877/78, Bd. 1, S. 244. * Baumann, E., und Udransky, L. von, (1) Z. f. physiolog. Chem., 1889. Bd. 13, S. 567. *Beck, E., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1902, Bd. 32, Orig., S. 649. ♦Beijerinck, M. W., (1) Centralbl. f. Bakt, 2. Abt., 1901, Bd. 7. S. 363. — (2) Ebenda, 1900, Bd. 6, S. 193. — (3) Archives Xeerlandaises, 1889. Bd. 2, S. 402. * Bergmann, E., und Schmiedeberg, 0., (1) Centralbl. f. mediz. Wissensch., 1868, Bd. 6, S. 497. *Bertarelli, E., (1) Centralbl. f. Bakt, 1. Abt., 1903, Bd. 34, Orig.. S. 193. *Bienstock, (1) Arch. f. Hyg., 1901, Bd. 39. S. 390. — (2) Ebenda, 1899, Bd. 36, S. 335. — (3j Z. f. klin. Mediz., 1884, Bd. 8. S. 1. *Biffen, R. H., (1) Aunals of botanv, 1898, Bd. 12, S. 165; Koch's .Jahrb. 1898, Bd. 9, S. 259. * Bitter, H., (1) Arch. f. Hyg., 1886, Bd. 5, S. 241. *Blachstein, A., (1) Hyg. Rundsch., 1893, Bd. 3, S. 165. * Blumenthal, F., (1) Z. f. klin. Mediz., 1895, Bd. 28, S. 222. — (2) Virchows Archiv, 1896, Bd. 146, S. 65. — (3) Ebenda, 1894, Bd. 137, S. 539. =^ Bocklisch, (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1885, Bd. 18, S. 86 u. 1922; 1887, Bd. 20, S. 1441. *Du Bois Saint-Sevrin , fli Ann. Pasteur. 1894, Bd. 8, S. 152. * Bonhoff, (1) Arch. f. Hyg., 1895, Bd. 22,' S. 351. *Bopp, F., (1; Liebigs Ann., 1847, Bd. 69, S. 31. Bornträger, H., fl) Oesterr. Chem.-Ztg., 1900, Bd. 3, S. 295. *Bovet, (1) Ann. de microgr. 1890, Bd. 2,' S. 322. *Brieger, L., (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1877, Bd. 10, S. 1027; Z. f. physiolog. Chem., 1878, Bd. 2. S. 241: J. f. prakt. Chem., 1877, Bd. 17, S 124. — (2) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1879, Bd. 12, S. 1986. — (3) Z. f. physiolog. Chem.. 1880, Bd. 4, S. 414. - (4) Ebenda, 1879, Bd. 3, S. 134. — (5) Ebenda, 1881, Bd. 5, S. 366. — (6) Ueber Ptomaine, I— III, Berlin 1885/86; Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1883, Bd. 16, S. 1186, 1405; 1884, Bd. 17, S. 415, 515, 1137, 2741; 1885, Bd. 18, S. 1922; 1887, Bd. 20, S. 67, 656. 797. — (7) Deutsch, mediz. AVochenschr., 1887, S. 303; Virchows Archiv. 1888, Bd. 112, S. 549; Berlin, klin. Wochenschr., 1887, Bd. 24, S. 817; vgl. auch Ruppel: Die Proteine, Marburg 1900. S. 115. — (8) Z. f. Hyg., 1895, Bd. 19, S. 101. — (9) Z. f. physiolog. Chem., 1882,83, Bd. 7, S. 274. — (10) Virchows Archiv, 1888, Bd. 112, S. 549. *Brieger, L., und Boer, 0., (1) Z. f. Hyg., 1896, Bd. 21, S. 259. *Brieger, L., und Cohn, (1) Z. f. Hvg., 1893, Bd. 15, S 1. *Brieger, L., und Fränkel, C. (1) Berlin, klin. Wochenschr., 1890, Bd. 27, S. 241. *Brieger, L., und Kempner, W., (1) Deutsch, mediz. Wochenschr., 1897, Bd. 23, S. 521. * Brodmeier, A., (1) Ueber die Beziehung des Proteus vulgaris Hsr. zur ammoni- akalischen Harnstoffzersetzung. Inaug.-Diss., Erlangen 1896: Centralbl. f. Bakt., 1. Abt , 1895, Bd. 18, S. 380. *Brosch, A., (1) Hyg. Rundsch., 1897', Bd. 7, S. 896. *ßHJwid, Odo, (1) Z. f. Hyg., 1887, Bd. 2, S. 52. *Burdon-Sanderson, (1) Quarterly Journal of Microscop. Science, 1871, Bd. 11, S. 323. *Carbone, Tito, (1) Centralbl. f. Bakt, 1890, Bd. 8, S. 768. *Chantemesse und Widal, (Ij Sem. med., 1891, Bd. 11, S. 415; Hyg. — 129 — Rnndsch. 1892. Bd. 2. S. 382. *Cohn, Ferdinand, (11 Nova acta Academiae Carol.- Leop. nat. ciTr.,'l853, Bd. 24, Abt. 1, S. 123. — (2) Beitr. z. Biol. d. Pflanz., 1872, Bd. 1, Heft 1, S. 124. *('onradi (1) Biochem. Centralbl., 19U3, Bd. 1, S. 234. *Czaplewski, E., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1895, Bd. 1, S. 186, Anm. 1. *Dieudouue, A., (1) Hyg. Eundsch., 1902, Bd. 12, S. 897. *l)iijardin, Felix, (1) Histoire naturelle des ZÖoiAytes, Paris 1841. *Dupre und Bence-Joues, (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1874, Bd. 7, S. 1491. *Ehrenberg, Gottfr. Chr., (1) Abhandig. d. Köuigl. Akadem. z. Berlin. 1829, S. 16; 1831, S. 64, 74; 1832, S. 56. — (2) Die Infusionstierchen als voll- kommene Organismen, Leipzig 1838. * Ehrenberg, A., (1) Z. f. physiolog. Chem., 1887. Bd. 11,' S. 237. * Ehrlich, Felix, (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1904, Bd. 37, S 1809 * Ehrlich, P., (1) Deutsch, mediz. Wochenschr., 1898, Bd. 24, S. 597. * Eidam, Eduard. (1) Beitr. z. Biol. d. Pflanz., 1875, Bd. 1, Heft 3, S. 208; 1883, Bd 3. S. 128. *Eijkinaii, (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1901, Bd. 29, S. 841. *E1. liiiger, A., (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1904, Bd. 37, S. 1801. — (2) Ebenda, 1900, Bd 32, S. 3542: Z. f. phvsiolog. Chem.. 1900, Bd. 29, S. 342. *Ellinger, A., und Gentzeu, M., (1) Hofmeisters Beiträge, 1903, Bd. 4, S. 171. *Emersoii, E. L., (1) Hof- meisters Beitr., 1902, Bd. 1, S. 501. *Eiiimerich, Eudolf, (1) Arch. f. Hyg., 1885, Bd. 3, S 291. * Emmerich, E., und Weibel, E., (1) Arch. f. Hyg., 1894, Bd. 21, S. 1. *Emmer- ling, 0., (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1897, Bd. 30, S. 1863. — (2) Ebenda, 1896, Bd. 29, S. 2721. *Emmerling-, 0., und Keiser, 0., (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1902, Bd. 35, S. 700. *Yaii Ermeugem, E., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1897, Bd. 21, S. 19; Hyg. Eundsch., 1897, Bd. 7, S. 414. — (2) Z. f. Hyg., 1897, Bd. 26, S. 1. * Escherich, Th., (1) Die Darmbakterien des Säuglings und ihre Beziehungen zur Phvsiologie der Verdauung, Stuttgart 1886. — (2) Centralbl. f. Bakt.. 1887, Bd. 1, S. 705. *raiist, Edwin S., (1) Arch. f. experim. Pathol. u. PharmakoL, 1904, Bd. 51, Heft 2/3; Biochem. Centralbl., 1904, Bd. 2, S. 696. *Fermi, CL, (1) Centralbl. f. Bakt., 1890, Bd. 7, S. 469; 1891, Bd. 10, S. 401 ; 1892, Bd. 12, S, 712; Arch. f. Hyg, 1890, Bd. 10, S. 1; 1891, Bd. 12, S. 240; 1892, Bd. 14, S. 1. *Fermi, CL, und Montesano, G., (1) Centralbl. f. Bakt.. 2. Abt.. 1895, Bd. 1, S. 482. *Fermi, Cl., und Pernossi, L., (1) Arch. f. Hyg., 1892, Bd. 14, S.' 41; Z. f. Hyg., 1894, Bd. 16, S. 385. *Fischel, F., und Enoch, C, (1) Fortschr. d. Mediz., Bd. 10, 8. 277; Hyg. Eundsch., 1892, Bd. 2. S. 797. * Fischer, B., (1) Z. f. Hyg., 1902, Bd. 39. S. 447. * Fischer, (1) Pflügers Archiv, 1904, Bd. 97, S. 601. *Fraenkel, C, (1) Hyg. Eundsch., 1894, Bd. 4, S. 769. *Fremliii, (1) Arch. f. Hvg., 1893, Bd. 19, S. 295. * Fresenius und Neubauer, (1) Z. f. analvt. Chem., 1862. Bd. "i, S. 343. *Fromnie, A., (1) Centralbl. f. Bakt., 1892, Bd. 12, S. 274. *Gaertner, A.. (1) Korrespondenzblatt d. allgem. ärztl. Vereines von Thüringen, 1888, S. 573. *Gairky und Paak, (1) Arb. Kais. Ges.-Amt. 1890, Bd. 6, S. 159. *(xaleotti, G., und Zardo, E., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1902,' Bd. 31, Orig., S. 593. *(iarcia, S., (1) Z. f. physiolog. Chem., 1893, Bd. 17, S. 543. * Gautier, A., (1) Traite de chimie appliquee ä la Physio- logie, 1873, Bd. 1, S. 253; Comptes rend. de TAc, 1882, Bd. 94, S. 1119. — (2) Bull, de la'Soc. Chim., 1885. 2. ser. Bd. 43, S. 158. * Gautier, A., und Etard, E., (1) Comptes rend. de TAc, 1882. Bd. 94, S. 1357 u. 1598 *Gayon, IT., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1877, Bd. 85, S. 1074. *Geret und Hahn, (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1898, Bd. 31, S. 202 u. 2335; s. a. Buchner-Hahn, Zymasegärung, München 1903. *Gessard, C , (1) De la pyocyanie et de son microbe, These de Paris 1882. * Glasmacher, (1) Berl. klin. Wochenschr., 1886, S. 666; Centralbl. f. Bakt.. 1887. Bd. 1. S. 233. * Glttcksmann, L., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1899, Bd. 25, S. 696. * Gorini, C, (1) Hyg. Eundsch., 1893, Bd. 3. S. 381. — (2) Centralbl. f. Bakt., 1893. Bd. 13, S. 790. * Gotschlich, E.^ und Weigang, (1) Z. f. Hyg.. 1895. Bd. 20, S. 376. *Grigoriew, W., (1) Arch f. Hvg., 1894, Bd. 21, S. 142. *Guareschi, J., uudMosso, A., (1) J. f. prakt. Chem.. 1883. Bd. 27, S. 425; Bd. 28, S. 504. * Günther, C, (1) Arch. f. Hyg., 1897, Bd. 28, S. 146. *Hahn, M., (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1898, Bd. 31, S. 200. — (2) Berl. klin. Wochenschr., 1897, Bd. 34, S. 499. *Halasz, (1 1 Z. f. anorg. Chem., 1901, Bd. 26, S. 438. *Harmsen, E., (1) Arch. f. experim. Pathol. u. Pharmak.. 1903, Bd. 50, S. 361; Biochem. Centralbl., 1904, Bd. 2, S. 290. * Hauser, Gustav, (1) Ueber Fäulnisbakterien und deren Beziehungen zur Septikämie. Leipzig 1885. — (2) Centralbl. f. Bakt., 1892, Bd. 12, S. 630. * Hausmann, W., (1) Hof- meisters Beitr., 1902, Bd. 2, S. 134. *Hayashi, (1) Arch. f. experim. Pathol. u. PharmakoL, 1902, Bd. 47, S. 9. * Hemmer, M., il) Experim. Studien üb. die Wirkung faulend. Stoffe auf die tier. Organismen. Gekrönte Preisschrift, München 1866. * Hermann, (1) Z. f. Fleisch- u. Milchhyg.. 1894. Bd. 4, S 211; 1901, Bd. 11, S. 150. * Hirschler, Aug, (1) Z. f. phvsiolog. Chem. 1886, Bd. 10, S. 306. * Hofmeister, F., (1) Z. f. physiolog. Chem., 1878 79, Bd. 2, S. 299. *Holschewnikoff, (1) Fortschr. d. Mediz.. 1889. Bd. 7, S. 201; Centralbl. f. Bakt., 1889, Bd. 6, S. 14. ^Hopkins, F. G.. und Cole, S. W., (1) Journ. of Physiologv. 1901, Bd. 27, S. 418; 1902, Bd. 29. S. 451; Biochem. Centralbl., 1903, Bd. 1, \S. 658. *Hüfner, G., (1) J. f. prakt. Chem., 1875, Bd. 11, S. 43. *Hueppe, F., (1) Centralbl. f. Bakt., 1888, Bd. 4. LAFAR, Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. III. 9 — 130 — S. 80. *Jacol)y, M., (1) Arch. f. experim. Pathol. n. Pharmakol., 1901, Bd. 46, S. 28. — (2) Hofmeisters Beitr., 1902, Bd. 1, S. 51; Bd. 2, S. 535. *Jacqueiiiart, F., (1) Centralbl. f. Bakt, 1891, Bd. 9, S. 107. *Jaeger, H., (1) Z. f. Hyg., 1892, Bd. 12, S. 525. *lde, M., (1) La Cellule, 1891, Bd. 6, S. 325: Kochs Jahresb., Bd. 2, S. 244. *Jeannerct, J., (1) J. f. prakt. Chem., 1877, Bd. 15, S. 353. * Jensen, 0., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1900, Bd. 6, S. 734. *Jerosch, (1) Baumgartens Jahresb., 1887, S. 104, Anm. * Jordan, Edwin 0., (1) Hyg. Rundsch , 1900, Bd. 10, S. 929. *Kaensehe, C, (1) Z. f. Hyg.. 1896, Bd. 22, S. 53. * Kalischer, 0., (1) Arch. f. Hyg., 1900, Bd. 37, S. 30. *Kariiüski, J., (1) Centralbl. f. Bakt., 1889, Bd. 6, S. 289.' *Kempner, W., (1) Z. f. Hyg., 1897, Bd. 26, S. 481. *Kempner, W., und Pollack, (1) Deutsch. med. Wochenschr. , 1897, Bd. 23, S. 505. * Kerry, E. , (1) Sitzungsber. d. math.- naturw. Klasse d. Kais. Akad. d. Wissensch. z. Wien, 1889, Bd. 98, Abt. IIJ, S. 445. *Kiesslin^, Fr., (1) Hyg. Rundsch., 1893, Bd. 3, S. 724. *Kitasato, Sh., (1) Z. f. Hyg., 1889, Bd. 7. S. 519. — (2) Ebenda, 1891. Bd. 10, S. 267. — (3) Ebenda, 1889, Bd. 6, S. 105; 1890, Bd. 8, S. 55. * Klein, E., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1898, Bd. 23, S. 542. — (2) Ebenda. 1899, Bd. 25, S. 278. *Kohlbrugge, J. H. F., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt, 1901, Bd. 29, S. 571; Bd. 30, S. 10. *Kozai, Y., (1) Z. f. Hyg., 1899, Bd. 31, S. 337. * Kreisel, A., (1) Centralbl. 1 Bakt., 1. Abt., 1901, Bd. 29, S. 6. *Kreps (1) Methode des Phosphornachweises in gerichtl.-chemisch. Fällen und deren kritische Begutachtung. Inaug.-Diss., Petersburg, 1901. * Kühne, (1) Z. f. Biologie, 1892. Bd. 29, S. 1. *Kuün, F.. (1) Arch. f. Hyg., 1891, Bd. 13. S. 40; vgl. auch Lehmann-Neumann, Atlas und GrundriC der Bakteriologie, 3. Aufl., S. 324. *Kurth, (1) Bot. Ztg., 1883. Bd. 41, S. 336. *Ladenbur^, (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1883, Bd. 16, S. 1151. * Landmann, G., (1) Hyg. Rundsch., 1904, Bd. 14, S. 449. *LeDautec(l) Ann. Pasteur, 1892, Bd. 6, S. 851. ^Lehmann, K. B.. und Neumann, A., (1) Atlas und Grundriß der Bakteriologie, 3. Aufl., S. 302. * Leuibke, W., (1) Arch. f. Hyg.; 1896, Bd. 26, S. 293. *Levy, E., (1) Arch. f. experim. Pathol. u. Pharmak., 1894, Bd. 34. S. 342. *Levy, E., und Jacobsthal, E., (1) Arch. f. Hyg.. 1902, Bd. 44, S. 113. *Levy, E., und Pfersdorff, E., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1903, Bd. 33, Ref., S. 15. *Lewandowski, A., (1) Deutsch, med. Wochenschr., 1890, S. 1186; Kochs Jahresb., 1890, Bd. 1, S. 36. *Liborius, Paul, (1) Z. f. Hyg., 1886, Bd. 1, S. 115. *Loeffler, F., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1892, Bd. 11, S. 129. *Lttderitz, Carl. (1) Z. f. Hyg., 1889, Bd. 5, S. 141. *Maass, H., (1) Fortschr. d. Mediz. , 18S3. Bd. 1, S. 373; 1884, Bd. 2, S. 729; Chem. Centralbl., 1883. S. 712; 1884, S. 975! *Maassen, Albert, (IjArb. Kais. Ges.-Amt, 1899, Bd. 15, S.500. *Macfadyen, A.,Nencki,M.. und Sieber, N., (1) Arch. f. experim. Pathol. u. Pharmak.. 1891, Bd.' 28, S. 311. *Mac- fadyeu, A., und Rowland, S., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1903, Bd. 34, Orig., S. 618 u. 765; 1904, Bd. 35, Orig., S. 415. *Madsen, Th , (1) Z. f. Hyg., 1899, Bd. 32, S. 215. *M;uin, (1) Lehmann-Neumanu's Atlas und GrundriL' der Bakteriologie, 3. Aufl., S. 64. *Marlnesco, (1) Z. f. Hyg., 1897, Bd. 26, S. 48. *Marpmaun, G., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt.. 1898, Bd. 4, S. 21. * Marquardt, (1) Z. f. analyt. Chem., 1875, Bd. 14, S. 231. *Marx, H., (Ij Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1901, Bd. 30, S. 118. — (2) Z. f. Hyg., 1902, Bd. 40, S. 231. * Meyerhof, M., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1898, Bd. 24, S. 8. * Milchner, (1) Berlin, klin. Wochenschr., 1898, Bd. 35, S. 369. *Mörner, (1) Z. f. physiolog. Chem., 1896/97, Bd. 22, .8. 514. * Morris, M., (1) Arch. f. Hyg., 1897, Bd. 30, S. 304. * Müller, Otto Friedrich, (1) Vermium terrestrium et fluviatilium historia, Kopenhagen 1773. * Müller, (1) Studien über Krankheits- und Todesursachen in faulenden Stoffen. Inaug.-Diss., München, 1867. *Navarre, (1) Arch. f. Hyg., 1898. Bd. 32, S. 233, nach der dortigen Angabe von Basenat;. *Nencki, Leon, (1) Sitzungsber. d. math.-naturw. Kl. d. Kais. Akad. d. Wissensch. z. Wien, 1889, Bd. 98. Abt. III, S. 437. *Nencki, M., (1) J. f. prakt. Chem., 1878, Bd. 17, S. 97 u. 105. — (2) Sitzungsber! d. math.-naturw. Kl. d. Kais. Akad. d. Wissensch. z. Wien, 1889, Bd. 98, Abt. IIb, S. 397. — (3) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1875, Bd. 8. S. 336 u. 722. — (4) Z. f. phy.siolog. Chem., 1880, Bd. 4, S. 371. — (5) Centralbl. f. mediz. Wissensch.. 1878, Bd. 16, S. 849. — (6) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1874, Bd. 7, S. 1593. - (7) Die Zersetzung des Ei- weißes und der Gelatine bei der Fäulnis mit Pankreas, Bern 1876. — (8) J. f. prakt. Chem., 1882, Bd. 26, S. 47. *Kencki, M., und IJrieger, L., (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1877, Bd. 10, S. 1027 u. 1032. *Nencki, M., und Sieber, N., (1) Sitzungsber. d. math. naturw. Kl. d. Kais. Akad. d. Wissensch. z. Wien, 1889, Bd. 98, Abt. IIb, S. 417. *Nencki, M.. Sieber, N.. und Schunioff-Simonowski, E., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1898, Bd. 23, S. 841). * Niederkorn, Erminio, (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1900, Bd. 27, S. 749. * Odermalt, VV., (1) J. f. prakt. Chem., 1878, Bd. 18, 8. 249; vgl. auch Nencki, Centralbl. f. mediz. Wi,ssensch., 1878, Bd. 16, S. 611. *Oeclisner de Coninck, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1888, Bd. 106, S. 858 u. 1604; 1889, Bd. 108, S. 58. 809. -Oppenheimer, C, (1) Toxine und Antitoxine, 1904. — (2) Die Fermente, 1903. *Pammel, L. H. u. E., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1896, Bd. 2, S. 633. *Panum, P. L.. — 131 — (1) Schmidts .Taliresb. f. d. sfesamte Medizin, 1859, S. 213; Virchows Archiv, 1874, Bd. 60, S. 301. *Pasteur, Louis, "(1) Comptes rend. de l'Ac. 1863, Bd. 56, S. 1189. *Pere, A.. (l) Ann. Pasteur, 1892, Bd. 6, S. 512. — (2) Ebenda, 1893, Bd. 7, S. 737; 1898, Bd. 12', S. 63. *Pertv, Maximilian, (1) Zur Kenntnis kleinster Lebensformen, Bern 1852. *Petri, R. J., (1) Arb. Kais. Ges.-Amt, 1890, Bd 6, S. 374. *Petri, R. .T., und Maaßen, A., (1) Arb. Kais. Ges.-Amt, 1892, Bd. 8, S. 318; 1893, Bd. 8, S. 490. *Petruschky, J., (1) Centralbl. f. Bakt.. 1. Abt., 1896, Bd. 19, S. 187. * Pfaundler, M., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt.. 1898. Bd. 23, S. 9. —(2) Ebenda, 1902, Bd. 31, Orig., S. 113. *Pfuhl, E., (1) Z. f. Hvg., 19IJ0. Bd. 35, S. 265. *Pick, E., und Joachim, J., (1) Biochem. Centralbl., 1904. Bd. 2, S. 221. *Piorkowski, (1) Arch. f. Rxff.. 1895, Bd. 25, S. 145. — (2) Centralbl f. Bakt.. 1. Abt.. 1902. Bd. 31. Ref., 8. 18. *Poels und Dhont, (1) Arch. f. Hyff., 1898, Bd. 32. S. 245. * Poleck, (li Arch. d. Pharm., 1887, Bd. 225, S. 205. * Pringle, John, (1) Observations on the diseases of the army, London 1752. Deutsch übersetzt von Brande, Altenburg 1772. *Ra(lzievsky, AI., (1) Z. f. Hyg., 1900, Bd. 34, S. 368. *Rahuer, R., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1901, Bd. 30, S. 239. * Rettger, F., (1) Araeric. Journ. of Physiology. Bd. 8, S. 284; Biochem. Centralbl., 1903, Bd. 1, S. 230. *Rietsch, (1) Extrait du Journ. de Pharm, et de Chim., 1887, 1. Juillet. *Ritter, Georg, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1900, Bd. 6, S. 206. * Rodella, (1) Z. f. Hyg., 1902, "^Bd. 39. S. 201; Bd. 41, S. 466. * Römer, (1) Centralbl. f. Bakt.. 1. Abt., 1900, Bd. 27, S. 857. *Rörsch und Faßbender, (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1874, Bd. 7, S. 1064. *Rontaler, St., (1) Arch. f. Hyg., 1895, Bd. 22, S. 312. *Roscoe-Schorlemmer, (1) Lehrbuch d. organ. Chemie. Braunschweig 1904, Bd. 9. 7 Teil, S. 442. *Rosenbacli, (1) Mikroorganismen bei den Wuudinfektiouskrankheiten des Menschen, "Wiesbaden 1884. * Rothberger, C. J., (1) Z. f. Hvg.. 1900, Bd. 34, S. 79. *Roux und Yersin, (1) Ann. Pasteur. 1888, Bd. 2, 8. 12. *Rovighi, Albert, (1) Z. f. physiolog. Chem., 1892, Bd. 16. S. 43. *Rnata, G. A., und Caneva. G., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1902. Bd. 31, Ref., S. 433. *Rubner, M., (1) Arch. f. Hvg., 1893, Bd. 19, S. 136. ^ (2) Ebenda. 1893, Bd. 16, S. 78. *Ruzicka, St., (1) Arch. f. Hvg, 1899, Bd. 34, S. 149; 1900, Bd. 37, S. 1. *Salkowski, E., (1) Z. f. Biologie, 1889. Bd. 7, S. 92; Z. f. phvsiolog. Chem., 1899. Bd. 27. S. 305. — (2) Lehre vom Harn, S. 26. — (3) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1876, Bd. 9, S. 138 u. 1598; 1877, Bd. 10, S. 842. — (4) Z. f. physiolog. Chem., 1899, Bd. 27, S. 302. — (5) Virchows Archiv. 1885, Bd. 102, S. 578. — (6) Z. f. phvsiolog. Chem., 1899. Bd. 27, S. 316. — (7) Z. f. Biologie. 1889, Bd. 25, S. 92. *SalkoiTski, H., (DBer. d. Deutsch. Chem: Ges., 1883, Bd. 16, S. 1191 u. 1802; 1898, Bd. 31, S. 776.' *Salkowski, E. und H., (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1879, Bd. 12. S. 648: Z. f. physiolog. Chem., 1885, Bd. 9, S. 491. — (2) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1880, Bd. 13, S. 189 u. 2217. — (3) Ebenda, 1879, Bd. 12, S. 107, 648 u. 1438. — (4) Z. f. physiolog. Chem., 1885, Bd. 9, S. 8. *Sanarelli, (1) Centralbl. f. Bakt., 1891, Bd. 9, S. 193. *Sanderson, siehe Burdon-Saudersou. *Sanfelice, Francesco, (1] Z. f. Hyg., 1892, Bd. 14, S. 339. — (2) Ann. d. Istit. d'Igiene .speriment. di Roma, 1892. * Schepilewsky, (1) Z. f. Hyg.. 1898, Bd. 27, S. 213. *Scheiirlen, fl) Arch. f. Hyg., 1896, Bd. 26, S. 1. =^Schmelck, L., (1) Centralbl. f. Bakt., 1888, Bd. 4, S. 545. * Schmiedeberg und Koppe, (1) Das Muscarin, das giftige Alkaloid des Fliegenpilzes, Leipzig 1869. * Schmiedeberg und Harnack, (1) Arch. f. experim. Pathol. u. Pharmak., 1877. Bd. 6, S. 109. * Schmitz, K., (1) Z. f. physiolog. Chem., 1894, Bd. 19, S. 378. * Scholl, H., (1) Arch. f. Hyg., 1892, Bd. 15, S. 210. * Schottelius, M., (1) Biol. Unters, üb. d. Micrococcus prodigiosus, Leipzig 1887; Centralbl. f. Bakt., 1887, Bd. 2. S. 439. * Schrank, J., (1) Wiener mediz. Jahrb., 1888, S. 303; Centralbl. f. Bakt., 1889, Bd. 5, S. 770. — (2) Hyg. Rundsch., 1895, Bd. 5, S. 1051; Chem.-Ztg., Rep., 1895, Bd. 19, 8. 191. * Schulze, E., und Barbieri, (1) Z. f. physiolog. Chem., 1884, Bd. 9, S. 63; 1892, Bd. 17, S. 193: Ber. d. Deutsch. Chem. Ges.. 1881, Bd. 14, S. 1785. *Schumburg, (1) Z. f. Hvg., 1902, Bd. 41, S. 183. *Schwanert, W., (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1874, Bd. 7, S. 1332. * Schweninger, F., (1) Experim. Studien üb. d. Wirkung faulend. Stoffe auf die tier. Organismen. Gekrönte Preisschrift, München 1866. * Seelig, P., (1) Virchows Archiv, 1896. Bd. 146, S. 53. *Selitrenny, L., (1) Sitzungsber. d. math.-naturw. Kl. d. Kais. Akad. d. Wissensch. z. Wien, 1889, Bd. 98, Abt. IIb. S. 870. *Selmi, Francesco, (1) Sui principii alcaloidi natural! nei visceri, onde puo nascere sospetto di alcaloidi renefici. Memoria letta nel Genuajo 1872 air Academia delle Scienze dell' Istituto di Bologna: ref. in Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1874. Bd. 7, S. 1641; Selmi: Sülle ptomaine, 1878. *Senger, (1) Deutsch, mediz. Wochenschr., 1887, Nr. 33 und 34. *Sette, (1) Memoria storico-uaturale sull' arrossimento straordinario di alcune sostanze alimentose, osservato nella provincia di Padova l'anno 1819, letta all" Ateneo di Treviso nella sera 28 Aprile 1820. Venezia 1824; Schweiggers Journ. f. Chem. u. Physik, 1827, Bd. 50, S. 396. * Seyberth, Adam, (1) Ueber d. Fäiünis d. Blutes im lebenden tierischen Körper. Aus dem Englischen übersetzt von W. Davidson. Berlin 1798. * Sieher, N., (1) Z. f. physiolog. Chem.. 1901, Bd. 32, S. 573. * Sieber, N. 9* — 132 — und Schumoff-Simanowski, E., (1) Z. f. physioloo-. Chem., 1902, Bd. 36, S. 244. — (2) Centralbl. f. Bakt., 1895, Bd. 17. S. 888. * Silberschmidt, W., (1) Z. f. Hyg., 1899, Bd. 30, S. 328. *Simnitzki, S., (1) Z. f. physiolog. Chem., 1903, Bd. 39, S. 99. * Simon, (1) Hyg. Eundsch., 1892, Bd. 2, S. 205. * Smith, Th., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1895, Bd. 18, S. 8. — (2) Ebenda, 1890, Bd. 7, S. 502; 1892, Bd. 11, S. 367. * Smith, H., (1) Centralbl. f. Bakt., 1899. Bd. 25, S. 689. * Smolenski, P. 0., (1) Hyg. Riindsch., 1897, Bd. 7, S. 1226. * Spiro, K., (1) Hofmeisters Beitr., 1902. Bd. 1, S. 347. *Staedeler, (1) Liebigs Ann., Bd. 77, S. 17. * Sta^nitta-Balistreri, (1) Arch. f. Hyg., 1893, Bd. 16, S. 10. *Sternber?, (1) Medical News, 1887, Bd. 50. Nr. 14. * Stich, C, (1) Z. f. Nabrungsmittel-Unters. etc., 1900, Bd. 3, S. 685. *Stöckly, F., (1) J. f. prakt. Chem., 1881, Bd. 24, S. 17. * Strauß, (1) Berl. kliu. Wochenschr., 1896, Nr. 18. *SulliYan, M. X., (1) Centralbl. f. Bakt.. 1. Abt., 1903, Bd. 33, Orig.. S. 277. *Suter, F., (1) Z. f. physiolog. Chem., 1895, Bd. 20, S. 564. *Svoboda, H., (1) Oesterr. Chem.-Ztg., 1902, Bd. 5, 's. 483. *Tavel, E., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1898, Bd. 23. S. 538. ♦Taylor, A., (1) Z. f. physiolog. Chem., 1902, Bd. 36, S. 487. * Thesen, J., (1) Arch. f. experim. Pathol. u. Pharmak., 1902, Bd. 47, S. 311. *Tissier, H., (1) Recherches sur la flore intestinale du nourrissou, Paris 1900. *Tissier, Henri, und Gascbiug', Pascal, (1) Ann. Pasteur, 1903, Bd. 17, S. 540. *Tissier, H., und Martelly, |1) Ann. Pasteur, 1902, Bd. 16, S. 865. *Totsuka, K., (Ij Z. f. Hyg., 1903, Bd. 45, S. 115. *Trautmaiiu, H., (1) Z. f. Hvg., 1903, Bd. 45, S. 139. *Turiibari, (1) Ledermarkt, Bd. 23, Nr. 11 u. 12. *Uschinsky, (1) Arch. de med. experim., 1893, Bd. 5, S. 293; Centralbl. f. Bakt., 1893, Bd. 14, S. 316. *Wälchli, G., (1) J. f. prakt. Chem., 1878, Bd. 17, 8. 71. * Wassermann und Takaki, (1 ) Berl. klin. Wochenschr., 1898, Bd. 35, S. 5. * Wasserzug, E., (1) Ann. Pasteur, 1888, Bd. 2, Nr. 2 und 3; Centralbl. f. Bakt., 1888, Bd. 3, S. 783. * Weber, Richard, (Ij Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1903, Bd. 33, Orig., S. 753. * Wesen- berg, G., (1) Z. f. Hyg., 1898, Bd. 28, S. 484. *Weyl, Th.. (1) Z. f. physiolog. Chem., 1879. Bd. 3, S. 154. *Wilm, (1) Arch. f. Hyg., 1895, Bd. 23, S. 145. *Wlnternitz, H., (Ij Z. f. physiolog. Chem., 1892, Bd. 16, S. 460. *Wittlin, J., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1896, Bd. 2, S. 579: 1897, Bd. 3, S. 400. *Wolf, S., (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1899, Bd. 25, S. 311. *Wolflf, H.. (1) Hofmeisters Beiträge, 1903, Bd. 4, S. 254. — (2) Virchows Archiv, 1886, Bd. 103, S. 187; 1886, Bd. 104, S. 180. *Wood, (li Proceed- dings Roy. Soc. Edinburgh, 1889. Bd. 17, S. 27; ref. Centralbl. f. Bakt., 1890, Bd. 8, S. 266. — (2) Journal Soc. Chemical Industry, 1894, Bd. 13, S. 218. *Wyß, Oscar, fl) Z. f. Hyg., 1896, Bd. 27, S. 142; 1897, Bd. 28, S. 162. *Tokote, Ch., (1) Arch. f. Hyg., 1904, Bd. 50, S. 118. * Zimmermann, 0. E. R., (1) Sechster Bericht üb. d. naturw. Ges. z. Chemnitz, 1878; Landw. Jahrbücher, 1878, Bd. 7, S. 755. *Zörkendörfei*, C, (1) Arch. f. Hyg., 1893, Bd. 16, S. 369. *Zoja, L., (1) Z. f. physiolog. Chem., 1897, Bd. 43, S. 236. *Zuelzer und Sonnenschein, (1) Berl. klin. Wochenschr.. 1869, Bd. 12, S. 121, ' {Manuskri pl- Einlauf : 10. Mai 1904.) 5. Kapitel. Die Nitrifikation. Von Prof. Dr. S. Winogradsky, Direktor des Kaiserl. Institutes für experimentelle Medizin zu St. Petersburg. (Mit Tafel III— V.) § 32. Aeltere Ansichten über die Ursachen der Nitrifikation. Die Praxis der Nitrifikation ist sehr viel älter als die Theorie. Besonders im achtzehnten Jahrhnndert waren Salpeterhütten in ganz Europa eine sehr verbreitete Industrie, welche bis zu einem hohen Grade der Ausbildung gelangt war. Darüber gibt vor allem die im — 133 - Jahre 1777 kiindgemaclite französische amtliche Instruktion (1) zum An- legen von Salpeterhütten Zeugnis. Man ersieht aus ihr, wie richtig die Empirie die Bedingungen des Nitrifikationsprozesses getroffen hat. Als solche werden angegeben: 1. Die Anwesenheit von organischen stickstoff- haltigen Substanzen, gut gemengt mit locker gelegten Erdschichten; :, 2. eine möglichst vollkommene Durchlüftung dieser Schichten; 3. ein passender Feuchtigkeitsgrad, welcher durch methodisches Anfeuchten (es wird besonders dazu Urin empfohlen) der Masse zu unterhalten ist; 4. die Anwesenheit von Basen in Form von Kalkstein oder von Seifen- wasser aus Waschhäusern etc. lo Trotz der gründlichsten Vertrautheit mit den Bedingungen und Merkmalen des natürlichen Nitrifikationsprozesses waren die Ansichten über die wirkenden Ursachen des Vorganges bis ins letzte Drittel des neunzehnten Jahrhunderts gänzlich unklar. Um die Oxydation des Ammoniaks zu Salpetersäure im Boden zu erklären , begnügten sich is die hervorragendsten Fachleute auf dem Gebiete der Bodenchemie meistens mit dem Hinweise auf einige chemische Eeaktionen, bei wel- chen diese Oxydation stattfindet, ohne sich aber darum zu kümmern, die Richtigkeit der gegebenen Erklärungen durch direkte experi- mentelle Nachprüfungen zu stützen. Die Reaktionen, welche man ge-20 wohnlich zur Erklärung heranzog, waren meistens die von Kuhlmann beobachtete Bildung von salpetersaurem Amnion bei Durchleitung von Ammoniak mit Luft durch eine Röhre mit erwärmtem Platin- schwamm und die von Dumas angegebene Salpeterbildung durch Ein- Avirkung von mit Kalilauge befeuchteter Kreide ebenfalls auf ein Ge-25 menge von Luft mit Ammoniak bei lOO*' C. Nun wurde als naheliegend angenommen, daß der Boden durch seine Porosität ähnliche Wirkungen wie der Platinschwamm hervorrufen könne, ebenso, daß der Kalkgehalt des Bodens in ähnlicher Weise wie in dem DuMAs'schen Versuch eine Rolle dabei spielen müsse. Nach Entdeckung des Ozones durch Schön- 30 BEIN wurde auch dieser Körper für alle Art von natürlichen Oxydations- prozessen, darunter die Nitrifikation, ohne weiteres verantAvortlich ge- macht. So sagt MuLDER (1, S. 250), indem er die verschiedenen, bei der Salpeterbildung wirkenden Ursachen bespricht: „. . . in der Tat haben Untersuchungen gelehrt, daß Ozon das Ammoniak zu Salpetersäure 35 und ^^'asser oxydieren kann. Seit diese wichtige Tatsache feststeht, ist die Nitrifikation hinlänglich aufgeklärt und manche besondere Umstände, welche für die Ackerkrume von wichtigem Einfluß sind. Ozon ver- schwindet, wo verwesende Körper anwesend sind, und dasselbe oxydiert das Ammoniak dieser zu Salpetersäure." Und weiter (1, S. 253): „. . . alle 40 Versuche, wobei ein poröser Körper chemisch wirksam auftritt, d. i. als ein tertium agens, der verbindet, ohne selbst in Verbindung aufgenommen zu werden, sind für unseren Gegenstand wichtig, weil die Acker- krume, wenn sie fruchtbar sein soll, porös und, wie man sagt, für die Luft zugänglich sein muß (Kursiv im Orig.) . . .45 Die Luftschicht, auf porösen Gegenständen verdichtet, muß den darin enthaltenen Sauerstoff aktiver machen . . . und verdichtet derselbe poröse Körper nun darauf Ammoniak, so läßt sich die Vorstellung einer Reaktion dieser beiden verdichteten Schichten, welche zusammen in Kontakt sind, bilden. Aber das Alkali (bei den Versuchen von Dumas Kalk und Kali), 00 nun hier durch Wärme unterstützt, ist nicht ohne Einfluß. Früher nannte man es prädisponierende Verwandtschaft, die etwas ausdrückte, was in der Tat jedesmal auftritt, nämlich, daß eine AMrkung entweder — 134 — geweckt oder befördert wird, wenn Substanzen anwesend sind, welche mit einer im Entstehen begrilfenen Verbindung sich unmittelbar ver- einigen können." Wir führen absichtlich dieses längere Citat an, weil sich darin in atypischer Weise die Ideen und die Bew^eisführung einer der mikrobi(t- logischen Aera vorausgegangenen ganzen Periode wiederspiegeln. Wenn wir noch der Ansicht von Liebig (1, S. 315) Erwähnung tun, wonach, im Einklänge mit dessen bekannter Lehre, auch „die Oxydation des Ammoniaks zu Salpetersäure nicht von selbst, sondern nur bei Gegen- 10 wart einer anderen in Verwesung, d. i. im Zustande der Sauerstoffauf- nahme begriifenen organischen Substanz" vor sich geht, so haben wir die Theorie der Nitriflkationsprozesse in der Zeit vor Pasteur ziem- lich erschöpft. Bevor wir nun zu der großen Wendung in der Lehre von der 15 Nitrifikation übergehen, müssen wir noch die wichtigen Beobachtungen und experimentellen Untersuchungen von Boussingault (1) erwähnen, welche vom Jahre 1860 — 1878 veröffentlicht w^orden sind. In einer Reihe von Arbeiten behandelt er manche wächtige, auf die natürliche Salpeterbildung bezügliche Frage, so die natürlichen Salpeterlager in 20 Peru und Ecuador, w'elche er an Ort und Stelle untersucht hat, den Gang des Nitrifikationsprozesses in der Ackererde, den Gehalt von ver- schiedenen Böden und Gewässern an Salpeter usw. Zwei seiner Arbeiten, welche sich auf den Chemismus der Nitrifikation beziehen, werden wir kurz besprechen. In der einen (Sur la nitrification dans la terre vege- 25tale) wirft er (2) die folgende Frage auf: alles weise darauf hin, meint er, daß in der Ackererde, wie in Salpeterplantagen, die Bildung A^on Salpetersäure auf Kosten des Stickstoffes organischer Substanzen vor sich gehe. Längst haben Salpetersieder erkannt, daß Blut, Urin und allerlei animalischer Detritus die Bildung von Salpeter außerordentlich 30 begünstige; doch aus dem Umstände, daß die Ackererde gebundenen Stickstoff enthält, läßt sich nicht mit Notwendigkeit folgern, daß gas- förmiger Stickstoff gar keinen Anteil an der Salpeterproduktion nehmen könnte. Um dies zu entscheiden, ließ er verschiedene Bodenproben mit bekanntem Stickstoffgehalte in verstopften, 100 Liter fassenden Be- 35 hältern 11 Jahre aufbewahren und überzeugte sich, daß trotz energischer Salpeterbildung keine Zunahme der totalen Stickstoffmenge Platz griff". Daraus schließt er, daß der Luftstickstoff" keinen Anteil an der Salpeter- bildung nahm, sondern daß diese ausschließlich auf Kosten von organischen Substanzen vor sich ging. In einer anderen Arbeit berichtet er (3) 40 über vergleichende Versuche mit verschiedenen Düngerarten, eingebettet einerseits in Ackererde andererseits in reinem Sand und in Kreide. Das Ergebnis ging dahin, daß nur in der Erde eine energische Nitrifikation aller Art Düngstoffe stattfand, nicht aber im Sande und in der Kreide, woraus Boussingault schließt, daß bei diesem Prozesse offenbar eine 45 spezielle Wirkung der Erde vorliegt, deren die anderen Einbettungs- mittel nicht fähig sind. Daß dieses Eesultat den herrschenden Theoi-ien widersprach, wonach bei der Nitrifikation die Porosität der Einbettungs- mittel eine wesentliche Rolle spiele, hat Boussingault mit keinem Worte erwähnt, was die große Zurückhaltung kennzeichnet, mit welcher 50 er sich gegenüber den herrschenden Ansichten verhielt. Er vermied jede Kritik dieser Ansichten aufs peinlichste, enthielt sich überhaupt vollständig jeder Aeußerung über die Ursachen des Prozesses. Trotzdem aber daß diese Fragen in seinem W^erke vollständig im Schatten geblieben — 135 — sind, haben seine Arbeiten nnzweifelhaft mächtig dazu beigetragen, den Weg für künftige Forschungen zu ebnen. § 33. Die biologische Wendung. Zu dieser Zeit (1878) waren schon Pasteur's bahnbrechende Arbeiten weit vorgeschritten. Eine Reihe von Gärungen waren schon untersucht, 5 darunter auch, als eine der frühesten (1862), die Essiggärung. Bezüg- lich der letzteren waren die herrschenden Ansichten denen über die Nitrifikation analog: man berief sich auf die Oxydation der Alkohol- dämpfe mittelst Platinschwamm und wollte auch hier, insbesondere bei dem Verfahren der Schnellessigfabrikation, die Wirkung poröser Körper 10 deutlich beobachten. Nun wies Pasteir nach, daß diese Erklärungen unbegründet sind und daß die Oxydationswirkung der Tätigkeit eines bestimmten Kleinlebewesens zuzuschreiben ist. Eine Reihe anderer Oxydationswirkungen durch Mycodern)en (Kahmhaut bildende Mikro- organismen) und Schimmelpilzen waren ihm auch schon bekannt, und es 15 schien naheliegend, damit auch die Nitrifikation in Zusammenhang zu bringen, einen Prozeß, der auf Kosten von organischen, stickstott" haltigen Substanzen sich abspielt und, was Temperatur, Feuchtigkeit und Lüftung betrifft, ganz wie andere biologische Prozesse sich verhält. Das tut Pasteur (1) schon im Jahre 1862 in seiner Mitteilung betreffend Myco- 20 dermen. Diese Pflanzen, meint Pasteur, hätten nicht nur die Eigen- schaft, Bewirker der Verbrennung von Alkohol zu Essigsäure zu sein, sondern sie könnten den Luftsauerstoff auch auf verschiedene andere Substanzen, wie Zucker, organische Säuren, Alkohole, Eiweißstotte usw. übertragen. An diesen Satz anknüpfend, fügt er in einer Fußnote 25 wörtlich hinzu: ,,. . . es scheint mir notwendig, vom Standpunkte dieser neuen Ideen das Studium von allem, was die Nitrifikation betrifft, wieder aufzunehmen", ^j Es verflossen aber 15 Jahre, bis sich Forscher fanden, w^elche dem Winke Pasteur's folgten. Zwar vertrat Al. Müller (1) dieselbe Ideeso und führte in seiner im Jahre 1873 erschienenen Abhandlung eine Reihe von Beobachtungen an, welche zugunsten einer Organismenwirkung sprachen; doch ist er nicht dazu gekommen, die Fermenthypothese experimentell zu prüfen. Das haben erst Schloesing und Müntz im Jahre 1878 getan. Ein Schüler Boussikgault's, hatte Schloesing (1) schon in der von 35 seinem Lehrer vorgezeichneten Richtung dem Chemismus des Nitrifi- kation sprozesses im Boden eine experimentelle Studie gewidmet, als er den Auftrag erhielt, nach Mitteln zu suchen, um die Pariser Abwässer in den Berieselungsfeldern von G e n n e v i 1 1 i e r s bei Paris unschädlich zu machen. Das gab den Anstoß zu ausgedehnteren gemeinsamen 40 Versuchen mit Müntz (1) über die Nitrifikation. Die Versuche wurden so angestellt, daß diese Forscher durch eine weite, bis 1 m lange, mit Quarzsand und etwas Kalk gefüllte Röhre Abfallwässer, deren Ammoniakgehalt genau bestimmt worden war, langsam hin- durchfließen ließen. Erst nach 20 Tagen begann die Salpeterbildung 45 und nahm so rasch zu, daß zuletzt gar kein Ammoniak mehr auf- trat. Als nun aber der Röhreninhalt mit Chloroformdämpfen ge- schwängert wurde, hörte die Salpeterbildung sofort auf. In dieser Weise ^) ,J1 me parait necessaire de reprenrlre, au point de vue de ces iiouvelles idees, tont ce qui concerne la nitrificatioii." — 136 — wurde der Versuch 14 Tage lang- fortgesetzt und hierauf die Wirkung- des Chloroforms wieder beseitigt, was nur alhiiählich gelingen wollte. Trotzdem wurde in den darauf folgenden 4 AVochen keine Salpetersäure mehr gebildet. Nach Ablauf dieser Zeit brachte man ein wenig 5 wässerigen Auszug von Gartenerde auf den Sand der Röhre, und von nun an trat die Salpeterbildung wieder regelmäßig ein. In einer zweiten Arbeit wurde die Einwirkung von Chloroform auf verschiedene Acker- erden studiert, deren großes Nitrifikationsvermögen bekannt war. Die Salpeterbildung hörte in der chloroformierten Erde sofort auf, während 10 sie in den anderen Proben ungeschwächt fortging. Um ferner festzu- stellen, ob Ackererde ihr Nitrifizierungsvermögen beim Erhitzen auf 100° einbüßt, wurden verschiedene Erdproben auf diese Temperatur er- hitzt und dann wurde Luft hindurchgeleitet, welche vorher glühende Metallröhren hatte durchströmen müssen. Nach einiger Zeit wurde er- ismittelt, daß alle erhitzten Röhren das Nitrifizierungsvermögen verloren hatten, die anderen hingegen nicht. Um festzustellen, ob ein auf 100" erhitzter Boden sein Nitrifizierungsvermögen durch Beimpfung wieder gewinnt, wurde ein Gemenge von Humus, Quarzsand und Kalk in zwei Gefäße gebracht und beide eine Zeitlang auf diese Temperatur erhitzt. 20 Hierauf wurde der Boden in dem einen Gefäß mit einigen Kubik- centimetern Wasser versetzt, in welchem man 1 g Ackererde verteilt hatte; das andere Gefäß blieb hiervon frei, und die Luft beider wurde durch ausgeglühte Luft erneuert. Die infizierte Probe lieferte nach einiger Zeit eine reichliche Menge Salpetersäure, die andere blieb davon 25 frei. Daß nicht die Porosität des Mediums die Nitrifikation bedingt, wurde durch die Feststellung dargetan, daß der Prozeß auch in Flüssig- keiten, nämlich in Spüljauche mit etwas Kalk, vor sich gehen kann. Fortgesetzte Untersuchungen in dieser Richtung haben, wie wir aus einer dritten Mitteilung erfahren, nun erwiesen, daß einige Schimmel- 3opilze und Mycodermen (PenicüUum glaucum, Aspergillus niger, Mucor miicedo und M. racemosus, Mijcodenna acefi und M. vini), welche eine energische Oxydation organischer Körper bewirken können, Salpeter nicht bilden. Daraus schließen die Forscher, daß „die Funktion, gebundenen (sei es ammoniakalischen oder organischen) Stickstoff zu 35 nitrifizieren, nicht allen Organismen zukommt, welche die Verbrennung organischer Stoffe vermitteln, sondern eine spezifische Eigenschaft einer bestimmten Gruppe von Wesen zu sein scheint, welche wir in allen nitrifizierenden Medien bemerkt haben". Li einer vierten Mitteilung geben sie an , den Nitrifikationserreger („ferment 4onitrique") in geeigneten Flüssigkeiten gezüchtet zu haben. Sie be- schreiben ihn als längliche Körpei'chen. welche in Nährböden, welche an organischen Substanzen reicher sind, größer, in daran armen hingegen kleiner sind; sie sollen sich durch Sprossung vermehren und einige Analogie mit der „Essighefe" haben usw. In einer fünften Mitteilung 45 endlich geben Schloesing und ]\rüNTz die Bedingungen an, welche die Bildung von Nitraten entweder begünstigen oder aber hemmen. Bei 5° C ist der Prozeß kaum merklicli, bei 12" schon gut merklich, bei 37** ist die höchste Wirkung zu verzeichnen, bei 45*' wird schon Hemmung bemerkbar, bei 55" Stillstand. Lüftung begünstigt 50 den Prozeß ; doch wird er im Boden schon in einer 1,5 Proz. Sauer- stoff enthaltenden Atmosphäre möglich. Eine kohlensaure Base ist not- wendig, am besten wird kohlensaurer Kalk gewählt; im Falle daß ein lösliches kohlensaures Alkali verwendet wird, darf die Konzentration — 137 — 2 — 5 Pi'omille nicht übersteig-en. Verschiedene oro-anische Stoffe können als Nährstoffe für den Nitiifikationserreger dienen, so Zucker, Gljxerin, Alkohol, Weinsäure, Eiweiß usf.. und sollen für seine Züchtung not- wendig sein; doch zu viel von diesen Substanzen sei ungünstig und hemme den Prozeß. Zum Schlüsse wird erwähnt, daß in Lösungen die Bildung von Nitriten eine häufige Erscheinung ist. Avas man im Boden nur selten bemerke. Dieses soll im allgemeinen als Folge jeder Hemmung des Oxj'dationsprozesses, sei es durch unpassende Temperaturen oder ganz besonders durch mangelhafte Lüftung, auftreten. Die neue Wendung in der Nitrifikationsfrage hat eine Reihe von lo Arbeiten hervorgerufen, welche die Prüfung der Resultate von Schloesing und Mü>jTz. resp. das Studium der Nitrifikation als eines biologischen Vorganges, zum Gegenstande hatten. Als erster wiederholte Wakington(I) die Versuche der französischen Forscher und bestätigte, erstens, daß antiseptische Stoffe die Nitrifikation im Boden hemmen, und zweitens, is daß auch in ammoniakalischen Lösungen, gleichsam durch Einsaat, eine Nitrifikation hervorgerufen werden kann. In den darauffolgenden zwei Abhandlungen berichtet W^aeington sehr ausführlich über zahlreiche Nitrifikationsversuche in wässerigen Ammoniaklösungen, wobei er ver- schiedene Beobachtungen über den Gang des Prozesses und die für ihn 20 günstigen resp. ungünstigen Bedingungen anstellte. Da er jedoch dabei, ebenso wie ScHLOESI^'G und Müntz, mit zufälligen Organismengemengen experimentierte, wobei es ihm auch nicht glücken wollte, die Bedingungen zu treffen, welche den spezifischen Organismen wenigstens das Ueber- gewicht zu sichern vermöchten, so können die Einzelheiten seiner Be-as funde kaum unser Interesse weiter beanspruchen. Doch seinerzeit haben sie unzweifelhaft dazu beigetragen, die Richtigkeit der Auffassung der Nitrifikation als biologischen Vorgang über jeden Zweifel zu er- heben. Auch sind durch Waeingtok's Beobaclitungen interessante Fragen gestellt worden, welche in hohem Maße Berücksichtigung von 30 seifen künftiger Forscher verdienten, jedoch zunächst, wie wir sehen werden, keine fanden. Es waren dies: L Die Frage über den Einfluß organischer Nährstoffe auf die Nitrifikation. 2. Ueber die häufige Bil- dung von Nitriten bei dem Prozesse. 3. Ueber die Nitrifikation des organischen Stickstoffes. :j5 Bei den meisten seiner Versuche bediente sich Warington einer mit anorganischen Salzen und Kreide beschickten Ammoniumchlorid- Lösung, welche er mit „organischem Kohlenstoff" in Form von Kalium-Natrium-Tartrat versetzte. Dabei beobachtete er, daß es gar keinen Vorteil bietet, die Menge dieser Substanz über eine sehr 40 unbedeutende Gabe hinaus zu steigern. Wählte er Rohrzucker anstatt Tartrat. so schien sogar eine deutlich hemmende AMrkung auf die Nitri- fikation die Folge zu sein. Eine Erklärung dieses so merkwürdigen und un- erwarteten Verhaltens der hypothetischen Nitrifikationsmikroben konnte Warixgtox nicht versuchen, da diese Organismen ihm ganz unbekannt« waren. Was nun die Bildung von Nitriten betrifft, so beobachtete Warington, daß das Ergebnis der Nitrifikation sehr ungleichartig ausfällt: es wird bald salpetrige Säure, bald Salpetersäure in wechselnden Mengen ge- bildet. Selten kommt es vor, daß ausschließlich Nitrate beim Prozesse 50 auftreten; viel häufiger geht der Nitratbildung eine mehr oder weniger ergiebige Nitritbildung voran. Die entstandenen Nitrite sind bald sehr beständig, bald gehen sie ziemlich rasch in Nitrate über. Unter Um- — 138 — ständen scheint das ..Nitriftkationsferment" nur fähig-, Nitrite hervor- zubringen, und es geht ihm die Eigenschaft, diese dann weiter zu oxy- dieren, gänzlich ab. Mit Recht bemerkt Warington, daß die von ScHLOESiNG und MÜNTZ gegebene Erklärung dieser noch ganz dunklen 5 Erscheinungen, es sei die Nitritbildung durch ungünstige Temperatur und Mangel an Sauerstoff bestimmt, ungenügend sei, und meint hingegen, daß das Ergebnis der Nitrifikation vorzugsweise mit dem Zustande oder dem Charakter des „Ferments"' in irgendwelchem Zusammenhange stehen müsse. 10 Was schließlich die Nitrifikation des organischen Stickstoffes be- trittt, so schließt Warington aus einer Eeihe von Versuchen mit Urin. Milch und Asparagin, daß diese Substanzen nitrifizierbar seien, doch gehe der eigentlichen Nitrifikation immer eine Ammoniakbildung voran. Es scheine also, daß, streng genommen, der Ammoniakstickstolf allein, 15 und gerade in der Form von Ammoniumkarbonat direkt nitrifizierbar sei, und daß also nur solche organische Substanzen zur Salpeterbildung dienen können, welche Ammoniak zu liefern vermögen. Obgleich nun diese Erkenntnis wohl den Keim einer richtigen Definition des Nitrifi- kationsprozesses enthielt, hat es Warington doch nicht so weit gebracht, 20 sie weiter auszubilden und die Ammoniakbildung als einen von der Nitrifikation verschiedenen und von andersartigen Organismengruppen bedingten Prozeß zu trennen. Das Auseinanderhalten dieser zwei Stufen bei dem Nitrifikations- prozeß im weiteren Sinne, nämlich der Ammoniakabspaltung und der 25 Ammoniakoxj^dation, tritt deutlicher in der Arbeit von Munro (1) her- vor, welcher die Versuche von Warington wiederholte. Munro spricht sogar von ammoniakbildenden und von nitrifizierenden „Fermenten''. Und obgleich er weder die einen noch die anderen kannte, hat er sich doch eine richtige Vorstellung über einen gewissen Gegensatz zwischen 30 beiden bilden können. So merkte er schon, daß bei Anwesenheit orga- nischer Substanzen deren Zersetzung die Oberhand gewinnt und die Nitrifikation zurückdrängt, wobei sogar der schon fertig gebildete Salpeter einer Reduktion unterliegt. Selbst so einfache Stoffe wie Oxalate und Tartrate üben, meint Munro, wenn nicht gewöhnliche 35 Bakterienkeime irgendwie ausgeschlossen sind, nur einen schädlichen Einfluß auf die Nitrifikation aus. So wurde er vor die Frage gestellt: ist organischer Kohlenstoff für die Nitrifikation überhaupt notwendig? Er entscheidet sie in dem Sinne, daß die kleinsten Spuren von organi- schen Substanzen, welche im Fluß- oder Quellwasser sich befinden oder 40 mit dem Staub in die wässerigen Lösungen gelangen, für die Nitrifikation vollständig genügen und daß weitere Zusätze dem Prozeß nur hinder- lich sein können. § 34. Das Auftreten der modernen Bakteriologie. Sow^eit hatten die Agrikulturchemiker die Nitrifikationsfrage bis zum 45 Jahre 1886 gebracht. Ziehen wir das Ergebnis aus all ihrem Pirschen, so stand, streng genommen, nur das Eine fest: daß die Ammoniakoxydation auf irgendwelche Weise mit der Lebenstätigkeit der Bodenorganismen zusammenhängt. Die weitere Frage, ob es spezifische Nitrifikations- erreger gibt, blieb noch gänzlich unangegriifen. Allerdings war bei 50 französischen wie auch bei ensflischen Forschern häufio: von einem — 139 — ..ferment nitiiqiie'' resp. „nitric ferment" die Rede, jedoch verhielt man sich in Deutschland dazu mit Recht sehr zurückhaltend. Wohl g-ibt R. Sachsse (1) einer damals bei den deutschen Agrikulturchemikern sehr verbreiteten Auffassung- Ausdruck, wenn er meint, daß „die Ver- 5 suche von Schloesing und Müntz und seinen Nachfolg-ern ebenso ver- ständlich bleiben, wenn man von der Hypothese eines speziellen Salpeter- säurefermentes absieht". . . ..Sind die Fäulnis- und Yerwesungsprozesse im Boden, fährt er fort, eine mächtige Quelle für Ozonbildung, so ist auch dadurch die Möglichkeit für die Oxydation des Ammoniaks 10 zu Salpetersäure gegeben. . . . Die Fäulnis- und Verwesungsfermente sind dann nur indirekt an der Salpeterbildung beteiligt, man versteht aber, daß mit ihrer Abtötung- durch antiseptische Mittel auch jener Prozeß wesentlich beschränkt werden wird, sofern dadurch auch die Er- zeugung von Ozon zum Stillstand gebracht wird." 15 Es waren so von diesem Zeitpunkte an die Bakteriologen vor die interessante Aufgabe gestellt, das Dasein der hypothetischen Nitrifl- kationsfermente nachzuweisen und sie rein zu züchten. Dank Robert Koch und seiner einfachen und sicheren Methodik schien es nun keine schwierige Aufgabe mehr, beliebige und besonders so weit verbreitete. 20 „Saprophyten" aus irgend einer natürlichen Probe zu isolieren. Es hat auch nicht an Untersuchungen in dieser Richtung- gefehlt. Das Jahr 1886 brachte vier Arbeiten, jedoch unerwarteterweise keine Lösung der schwebenden Frage. Feakk (1), Celli undMARiNO-Zuco (1) und Ada- metz (1) hatten nur negative Resultate zu verzeichnen: aus einer 25 Reihe von Organismen, welche aus Böden und Gewässern reingezüchtet worden waren, zeigte keiner ein deutliches Nitriflzierungsvermögen. Nur Hekaeus (1) wollte sich damit nicht begnügen und brachte einige wenig begründete positive Befunde vor, deren Besprechung wir auch jetzt nicht umgehen wollen, da sie uns Gelegenheit geben werden, so einige beim Studium der Nitrifikation zu berücksichtigende Untersuchungs- fehler zu besprechen. Heraeus hatte sich die Aufgabe gestellt, aus Luft, Wasser und Boden eine Anzahl von Bakterienarten auszuscheiden und deren Wirkung auf Ammoniak und Salpetersäure zu prüfen. Durch das bekannte Züchtungsverfahren auf Nährgelatine wurden aus diesen 35 Proben insgesamt zwölf Bakterienarten gewonnen. Es zeigte jedoch keine von ihnen eine oxydierende Wirkung auf Ammoniak, obgleich zwei von diesen Arten in ungeheuren Mengen im Boden verbreitet waren. Um die gesuchten Wesen dennoch aufzufinden, wurde Erde in ammoniak- haltiges Wasser eingeimpft und, nach Eintreten einer kräftigen Nitri-^o fikation, aus dieser Flüssigkeit wieder zwei Arten mit Hilfe des Platten- verfahrens abgeschieden. Es nitrifizierte jedoch keine. Impfte man aber einfach etwas Bakterienhaut aus dem Erdeaufguß, so wurden bald quantitativ bestimmbare Mengen von salpetriger Säure gebildet. In einer weiteren Versuchsreihe benutzte Heraeus dieselben zwei Arten aus dem 45 Erdeaufguß und zwei neue aus einem alten Harn, der eine Salpetrig- säurereaktion zeigte. Das Resultat war eine eben merkbare Jodstärke- reaktion nach o Tagen und eine deutliche nach 6; doch waren nur Spuren von Nitrit vorhanden, so daß eine quantitative Bestimmung nicht möglich war. Trotzdem scheint Heraeus dieses Resultat als ein posi-so tives zu betrachten. Um dann weiter zu untersuchen, ob auch andere Arten dieselbe schwache „Nitrifikationsfähigkeit" besäßen, impfte er aufs Geratewohl eine Reihe von bekannten Arten, wie Micrococcus prodigiosus, Typhusbazillen, Käsespirillen, FiNKUER'sche Spirillen, Milzbrandbazillen. — 140 — Staphylokokken u. a., in verdünnten Harn ein und beobachtete tatsäch- lich nach einigen Tag'en eine Bläuung mit Diphenylamin. Nach diesen Versuchen glaubte Heraeus getrost, schließen zu können, daß spezifische Nitrifikationserreger nicht existieren, daß aber eine größere Anzahl von 5 Bakterien befähigt sind, zu nitrifizieren. Der nächste Gedanke, welcher sich einem Geschichtsschreiber der Nitrifikation nach dem Lesen dieser Arbeit aufdrängt, ist der, daß es den Agrikulturchemikern zwar an Methoden fehlte, um die spezifischen Organismen zu entdecken, daß jedoch die Kenntnis der natürlichen Nitri- 10 fikationsvorgänge sie immer auf dem richtigen A\'ege hielt. Umgekehrt konnte in dem Falle eines Bakteriologen selbst die sicherste Handhabung der vollkommensten Züchtuugsverfahren bei mangelnder Vertrautheit mit den allgemeinen Fragen über Salpeterbildung in der Natur nicht vor einem vollständigen Irregehen, gleich bei der ersten Schwierigkeit, be- 15 wahren. Heraeus wußte offenbar nichts darüber, daß Flüssigkeiten, be- sonders alkalische, an der Luft leicht Spuren von Salpeter- und salpetriger Säure aufnehmen, welche bei einer Menge von Prozessen entstehen: so bei elektrischer Entladung, bei Verdampfung von AVasser, bei der Ver- brennung. Ueber diese Entstehungsarten von Salpeter in der Natur 20 gibt es eine schon alte und sehr umfangreiche Literatur, deren Zu- sammenstellung und kritische Beleuchtung insbesondere in einer Arbeit von A. Baumann (1) zu finden ist. Diesem Autor zufolge ist die Ver- brennung von Leuchtgas die ergiebigste Quelle von Stickstoffsäuren in der Luft unserer Laboratorien. Li der Tat, lasse man nur eine alkalische 25 Flüssigkeit, insbesondere eine Ammoniumkarbonatlösung, in einem offenen Gefäße in der Nähe eines Bunsenbrenners stehen, so wird sie schon nach wenigen Stunden eine ansehnliche Reaktion mit Diphenylamin geben. Da wir zudem äußerst empfindliche Reagentien zur Prüfung auf die Stickstoffsäuren gebrauchen, so ist es klar, daß man sich hüten muß, :;o über Organismenwirkung zu sprechen, sobald man eine Bläuung mit Jod- stärke oder Diphenylamin konstatiert hat. Das, was uns erst Grund gibt . auf Nitrifikation in der Flüssigkeit zu schließen , ist die Beobachtung, daß der Prozeß, wenn er einmal einsetzt, mit einer ge- wissen Stetigkeit bis zur vollständigen Umwandlung des Ammoniaks in .i5 Nitrit bzw. Nitrat fortschreitet, wobei nicht nur quantitativ bestimm- bare sondern auch relativ bedeutende Mengen davon entstehen. Will man sich aber begnügen, nur nach dem Auftreten einer schwachen Diphenylamin- oder Jodstärkereaktion über eine stattgefundene Nitri- fikation zu urteilen, so müssen die Kulturflüssigkeiten vor der Auf- 40 nähme von Stickstoffsäuren aus der Luft geschützt werden; oder es müssen steril gehaltene Kontrollversuche zum Vergleiche herangezogen werden. Heraeus scheint sich dieser Fehlerquellen gar nicht bewußt ge- wesen zu sein; und so müssen wir seinen Angaben, da sie den gestellten 15 Anforderungen nicht genügen, jede Glaubwürdigkeit absprechen. Es kann weiter keinem Zweifel unterliegen, daß in seinen Versuchen, zu denen verdünnter Harn als nitrifizierbares Medium gebi-aucht wurde, die geringen Mengen von Nitrit nicht als Folge einer Oxydation von Ammoniak sondern als Ergebnis einer Reduktion der stets im Harn 50 in geringen Mengen vorhandenen Nitrate zu deuten sind. So erklärt es sich, wie dem Micrococnis prodigiosus, den Käsespirillen und einer Anzahl pathogener Keime ein Nitrifizierungs vermögen von Heraeus zugeschrieben worden ist, wovon die bezeichneten Arten keine Spur besitzen, wie — 141 — übrigens auch alle anderen, von diesem Forscher aus allen natürlichen Proben abg-eschiedenen Mikrobenarten. Wir sahen uns in die Notwendigkeit versetzt, auf die Irrigkeit dieser Angaben mit besonderem Nachdruck hinzuweisen, weil die be- sprochene Arbeit während einer Reihe von Jahren in einer Anzahl von 5 Lehrbüchern als maßgebend in der in Rede stehenden Frage citiert worden ist, so von Flügge,^ Die Mikroorganismen, 2. Aufl. 1886, S. 565: von GoTscHLicH, in FLtJGG*E's ]\likroorganismen, 3. Aufl., Bd. I, S. 252. Noch in dem seit 1902 erscheinenden Handbuch der patliogenen Mikro- organismen meint Gotschlich (Artikel : Allgemeine Morphologie und Bio- lu logie, S. 92): „es kommt auch Nitratbilduug durch pathogene Keime vor; so hatte Heraeus in 4-fach verdünntem Harn positive Befunde bei Milz- brand- und Typhusbazillen, sowie beim FixKLEE-PRioü'schen Vibrio usw." Indessen blieb trotz negativer Befunde die Ueberzeugung bestehen, daß ein spezifischer Nitrifikationserreger doch existieren muß, und es 15 wurde nach ihm eifrig weiter gefalmdet. So von Frank (2), dann von Warington (2), noch später von P. und G. Frankland (1). Es wurde wieder eine lange Reihe von Mikroorganismen aus dem Boden und aus Wasser isoliert und ihre Wirkung auf Ammoniak und Nitrate sorgfältig studiert. Nitrat reduzierende fand man immer genug, Ammoniak oxy- -m dierende aber keine, trotzdem es stets leicht gelang, einen kräftigen Nitrifikationsprozeß durch Einführung von etwas Erde in eine ammonia- kalische Lösung hervorzurufen. Die Stetigkeit der negativen Befunde veranlaßte sogar einen Rückschlag in den Ansichten über die Ursache der Nitrifikation und einen Versuch von selten Frank's, die biologische 25 Auffassung zu verurteilen und zu den alten rein chemischen Deutungs- weisen wieder zurückzukehren. Der Versuch hatte keinen Erfolg und konnte gegenüber der Kritik der Agrikulturchemiker nicht standhalten, von deren Arbeiten die bemerkenswertesten jene von Plath (1), von Baumann (1) und von Landolt (1) sind, welche aufs neue durch uner-30 schütterliche Beweisgründe dargetan haben, daß die Nitrifikation ein physiologischer Vorgang ist, aber freilich unsere Kenntnisse von den dabei wirkenden Bodenmikroben um keinen weiteren Schritt fördern konnten. § 35. Die Entdeckung der Nitriflkationsorganisnieu. 35 So stand die Frage im Jahre 1888. Trotz der erdrückenden Zahl von negativen Befunden war doch das Bestehen von spezifischen Nitri- fikationserregern kaum in Zweifel zu ziehen. Denn es ist klar, daß es, je mehr sich die negativen Befunde häuften, desto unwahrscheinlicher wurde, daß das Nitrifizierungsvermögen in der Mikrobenwelt weit ver-40 breitet ist. Es drängte sich vielmehr die Annahme auf, daß dieses Ver- mögen eine Eigentümlichkeit weniger resp. einer einzigen Spezies ist, deren man eben nicht habhaft werden konnte. Die Ursache des Miß- erfolges war demnach in den ungeeigneten Untersuchungsverfahren zu suchen. Die KocH'sche Methodik, die so glänzende Beweise ihrer -15 Leistungsiähigkeit eben gegeben hatte, als eine nicht für die Untei-suchung jeglicher bakterieller Wesen geeignete zu bezeichnen, war damals noch ein zu großes Wagnis; und der Gedanke, daß diese Methodik, wie auch jede andere, doch ihre Grenzen habe, die ja noch unerforscht sind, war den Bakteriologen noch nicht geläufig. Das Vertrauen zu ihr war viel- 50 — 142 — mehr so groß, daß man, wenn mit ihrer Hilfe aus irgendeinem Substrat sich nichts herauszüchten ließ, getrost auf die Abwesenheit der ge- suchten Organismen schloß. Es ist klar, daß eine derartige Annahme, sobald es sich um einen Organismus mit unbekannten Eigen- 5 Schäften handelte, außerordentlich leicht irreführen konnte. In der Tat, man wußte längst, daß es ein leichtes ist, eine kräftige Nitri- fikation in einer ammoniakalischen Lösung durch Einsaat von einer Spur Erde hervorzurufen. Versuchte man aber, daraus durch das Plattenverfahren die wirkende Art herauszuzüchten, so erhielt man nur 10 gänzlich unwirksame Reiuzuchten. Welche Erklärung ist natürlicher als diejenige, daß der Nitrifikationserreger in der Gelatine einfach nicht aufkommen konnte, und daß von ihm, sobald man diese Züchtungsart versuchte, jede Spur sofort verloren ging? Das waren die Erwägungen , welche mich im Jahre 1889 bewogen lö haben, die Frage mit Hilfe eines von jedem hergebrachten Rezepte unabhängigen Verfahrens wieder aufzunehmen, üebrigens stand diese Frage in meinem Programm seit meinen Untersuchungen über Schwefel- bakterien und Eisenbakterien (1885 — 1888). Die Tatsache, daß es Organismen gibt, deren Rolle darin besteht, Schwefelwasserstoff resp. 20 Eisenoxydul zu oxydieren, war ja im höchsten Grade geeignet, auf den Gedanken zu führen, daß es auch solche geben müsse, welche eine so reiche Energiequelle, wie das in der Natur so verbreitete Ammoniak es ist, ausnützen könnten. Wenn dem aber so ist, so war zu erwarten, daß diese Organismen in den Hauptzügen auch dieselben 2ö Eigenschaften zeigen werden, welche den Wesen, welche anorganische Substanzen oxydieren, eigen sind. Man trat auf diese Weise an die ge- stellte Aufgabe mit einer von diesen vorgefaßten Ideen heran, welche unter Umständen die Arbeit ungemein erleichtern, und tatsächlich ge- lang es nach verhältnismäßig kurzer Arbeitszeit, die vielgesuchten Nitri- 30 flkationserreger endlich aufzufinden und das Studium der Nitrifikation in sicherere Bahnen zu lenken. Der Gang der Untersuchung, welcher zu diesem Ergebnisse geführt hat, war folgender. Als erste Aufgabe wurde die Erforschung der Be- dingungen gestellt, unter welchen die Nitrifikation in einer ammonia- 35 kaiischen Lösung am sichersten hervorzurufen ist und am besten vor sich geht, Reduktionsvorgänge dagegen gar nicht Platz greifen können. Dann wurde eine lange Reihe von Umzüchtungen vorgenommen, um die fremden Organismen, denen der gewählte Nährboden ohnehin ungünstig war, womöglich zu eliminieren. Erst nach dieser längeren vorläufigen 40 Züchtungsdauer, welche dem spezifischen Erreger die Oberhand sichern sollte, wurde zur mikroskopisch-bakteriologischen Analyse und zur Sou- derung der die Lösungen bewohnenden Arten geschritten. Kurz, es wurde hier das Prinzip der elektiven Kultur angewandt, welches zwar keine allgemein gültigen Rezepte geben kann und höhere Anforde- 45rungen an den Beobachter stellt, jedoch wohl berufen ist. in manchen, vorzugsweise absonderlichen Fällen sicher zum Ziele zu führen. Da es sich sofort herausstellte, daß organische Nährstoffe ganz entschieden die Nitrifikation hemmen, so wurden sie von der Nährlösung ferngehalten, wobei man dieser schließlich die folgende einfache 50 Zusammensetzung gab : Ammoniiuusulfat 1 g Kaliumphospliat 1 g Leitungswasser 1000 g. — 143 — Außerdem setzte man jedem Kolben mit 100 com je 0,5 — 1 g basisch kohlensaurer Magnesia zu. Nach Impfung- mit ein wenig- Erde und erfolgter Nitrifikation wurde immer wieder übergeimpft und so ein stetiger Gang der Versuche bald erzielt: die Diphenylamin-Reaktion erschien schon am 4. Tage und er- 5 reichte nach weiteren 3 — 4 Tagen ihre Höchststärke; nach zwei Wochen war das Ammoniak verschwunden. Der erste Teil der Aufgabe schien gelöst. Als zur mikroskopischen Analyse geschritten wurde, wobei man die Aufmerksamkeit hauptsächlich auf die Oberfläche der Lösungen richtete, lo an welcher ein zarter Anflug bemerkbar war, fand man anfangs die nitrifizierten Lösungen ganz erstaunlich arm an Organismen. Das Gela- tineplatten-Verfahren ließ dann fünf Arten von bakteriellen bzw. sproß- pilzartigen Organismen gewinnen, von denen jedoch keiner Nitrifizieruugs- vermögen zeigte. Weiteres ließ sich mittelst des Plattenverfahrens nicht 15 auffinden, wodurch die Vermutung bestätigt wurde, daß der spezifische Organismus unfähig ist, in der Gelatine zu wachsen. Dieser Organismus ließ sich durch fortgesetzte mikroskopische Untersuchungen in dem Magnesia-Bodensatz der Zuchten endlich aufdecken, in welchem er. besonders nach Oxydation von mehreren Gaben von Ammoniumsulfat, 20 reichlich vorhanden war und mit seinen Zooglöen die Magnesiateilchen bedeckte. Es war ein Mikrobe von regelmäßig ovaler oder ellipsoidischer Form, den man periodenweise aucli in der Flüssigkeit schwärmen sah. Nun galt es, entweder die fremden Organismen zu eliminieren, oder den spezifischen herauszuzüchten. Das erste gelang nicht, bzw. nur unvoll- -'s kommen, selbst wenn man zur Bereitung der Lösung destilliertes Wasser und reinste Salze gebrauchte. Was nun die Reinzüchtung betriift, so gelang sie das erste Mal dadurch, daß man das ablehnende Verhalten des Nitrifikationserregers gegen Nährgelatine benutzte: man bestrich die Gelatine mit etwas Magnesia, bzw. Kalk-Bodensatz, welcher den in^o Rede stehenden Organismus reichlich enthielt, um dann nach einigen Tagen die Magnesiateilchen resp. Kalkkristalle von den steril gebliebenen Stellen zu sammeln und damit Kölbchen mit Ammoniaklösung zu be- impfen. Einige davon nitrifizierten und ließen gleichzeitig Bouillon und Nährgelatine steril: sie enthielten den ovalen Mikroben, welcher als 35 Nitrifikationserreger erkannt wurde, das erste Mal in Reinzucht. Fast gleichzeitig mit meiner ersten Abhandlung über Nitrifikation (1), welche die obigen Beobachtungen beschrieb, erschien eine kurze vor- läufige Mitteilung von P. und G. Feakkland (2), worin sie verkünden, aus nitrifizierenden Lösungen mit Hilfe der V e r d ü n n u n g s m e t h d e 40 einen Bacillococcus isoliert zu haben, der nitrifiziert, aber auf Gelatine nicht wächst. Die Beschreibung, die sie von diesem Bacillococcus geben, läßt erkennen, daß sie wahrscheinlich den gleichen Nitrifikationserreger in den Händen gehabt haben wie ich. Doch lassen weitere Angaben, nämlich über dessen Wachstum in Bouillon und, nach Entwicklung in 45 dieser letzteren, in Nährgelatine, schon vermuten, daß es diesen Au- toren nicht gelungen war, den betreffenden Organismus einwandfrei zu isolieren und dessen Eigenschaften richtig zu erkennen. Die später erschienene ausführlichere Abhandlung (3) ließ keinen Zweifel mehr darüber bestehen. 50 Als es zuerst gelang, einen Nitrifikationserreger zu isolieren, wurde er eine Zeitlang als der einzige angesehen, und man schrieb ihm das Vermögen zu, Ammoniaksalze zu Salpetersäure zu oxydieren. Der Be- — 144 — obachtung-, daß bei Kultur in ammoniakalischen Lösungen vorzug-sweise. in Reinkulturen sogar ausschließlich, Nitrite sich bilden, wurde zunächst keine prinzipielle Bedeutung zugeschrieben; erst später, als die Frage über Nitrit- bzw. Nitratbildung im speziellen in Angrii' genommen 5 wurde, stellte es sich heraus, daß die Nitratbildung ein besonderer Pro- zeß ist, welcher von einem zweiten Erreger besorgt wird. Erst Mitte 1891 wurde auch dieser Organismus reingezüchtet. In der nun folgenden S3^stematischen Darstelhmg der Nitrifikations- lehre werden wir uns an meine Arbeiten halten, wie auch an die- lojenigen von Omelianski, welche in meinem Laboratorium ausgeführt worden sind. Arbeiten anderer Forscher, welche unsere Resultate ge- prüft und weiter entwickelt haben, werden an den betreifenden Stellen berücksichtigt und jedesmal citiert werden. § 36. Die Einrichtung der Nitriflkationsversuche in 15 ammoniakalischen Lösungen. Wir beginnen mit der Schilderung der Nitrifikationsvorgänge in mineralischen ammoniakhaltigen Lösungen, wobei uns zuerst nur die chemische Seite des Prozesses interessieren wird, ohne Rücksicht auf die die Lösungen bewohnenden Mikroorganismen. Mag auch die 20 Zucht eine unreine sein, d. h. verschiedenartige fremde Keime ent- halten, so wird das doch den Gang der Oxydation in keiner Weise be- einflussen, solange man jeden Zusatz organischer Substanzen vermeidet. Es verraten dann diese fremden Keime ihre Anwesenheit durch keine Wirkungen, so daß der Gang des Prozesses in diesen unreinen, fast un- 25 mittelbar aus dem Boden stammenden Zuchten sich, vom chemisch- analytischen Standpunkte aus beurteilt, durch nichts von demjenigen in solchen Zuchten unterscheidet, in welchen die beide n Nitrifikations- erreger in Reinzucht enthalten sind. Für die Anstellung dieser Versuche muß man selbstverständlich 30 solche Gefäße wählen, welche die Lüftung der Flüssigkeiten möglichst begünstigen. Die meisten meiner eigenen Versuche habe ich in konischen Kolben mit flachem Boden von etwa 12 cm Durchmesser gemacht, wobei die Höhe der Flüssigkeitsschicht zwischen einem cm und wenigen mm sich hielt. Zwecks einer ergiebigeren Lüftung empfiehlt es sich auch, 35 diese flachbödigen, halbkugeligen, seitlich über dem Boden eingeschmolzene Röhren tragenden Kolben, welche man jetzt im Handel findet, zu ge- brauchen. Um in dieser Richtung noch weiter zu gehen, haben neuer- dings BouLLANGEE uud Massol (1) dcu Gebrauch von Schlacken emp- fohlen, welche den Prozeß sehr begünstigen sollen, wenn man die 40 Flüssigkeit nur bis zur halben Höhe der Schlackenschicht nachfüllt, und dann von Zeit zu Zeit immer wieder durch Schütteln der Gefäße die Schlacken mit frischer Flüssigkeit benetzt. Noch besser sollen die sog. „rotativen Nitrifikatoren" derselben Autoren arbeiten. Das sind zwei Liter fassende tonnenförmige Glasgefäße, die man mit Schlacken 45 ganz füllt, worauf man dann ungefähr ein Drittel des Raumes mit der nitrifizierbaren Lösung beschickt; läßt man mit Hilfe einer in der Achsenrichtung angebrachten Röhre langsam Luft durchsaugen, wobei man alle 3 — 6 Stunden die Tönnchen umrollt, so wird der Prozeß sehr beschleunigt, was die erwähnten Forscher auch zahlenmäßig beweisen. 50 Schließlich haben dieselben Forscher noch einen Apparat, welcher eine - 145 — noch vollkomninere Lüftung- erlaubt, gebrauclit. Dieser bestellt aus einer ca. 2.5 m langen, 6 cm weiten, mit Schlacken gefüllten Glasröhre, welche am oberen Ende eine reichlich beimpfte Nährlösung- tropfenweise erhält; nach dem Heraustließen wird diese mit Hilfe einer kleinen Pumpe wieder in das obere Reservoir hinaufgebracht. Wenn es nicht auf Handlichkeit s der Zuchtapparate ankommt, können ohne Zweifel noch mehrere andere Einrichtungen zu Nitrifikationszwecken konstruiert werden. Was hier unser Interesse beansprucht, ist die Tatsache, daß der Nitrifikationspro- zeß auf eine gesteigerte Lüftung mit einer gesteigerten Energie zu reagieren scheint. lo Was nun die Zusammensetzung der zu nitrifizi er enden Lösungen betrifft, so ist eine Nitrifikation schon in einer sehr ver- dünnten Lösung von Ammoniumkarbonat in Brunnenwasser denkbar; doch kann sie keine vollständige sein, sondern es wird die Hälfte des Ammoniaks als Ammoniumnitrit resp. -nitrat unverändert bleiben, is Daraus erhellt die Notwendigkeit einer zweiten basischen Substanz, welche die gebildeten Stickstoifsäuren zu binden hat. Als solche ist ein kohlensaures Salz, vorzugsweise ein Alkali- oder Erdalkalikarbonat zu benutzen. Fragen wir jetzt nach den nitiifizierbaren Animoniumver- bindungen, so sind zunächst zwei Fälle streng auseinanderzuhalten: ob 20 die betreffenden Verbindungen in Gegenwart oder in Abwesen- heit von kohlensauren Basen der Nitrifikation unterworfen wer- den. Im letzteren Falle ist weder das reine Ammoniak, noch sein Sulfat, Chlorid und Phosphat für die Nitrifikation tauglich; nur Ammonium- karbonat erweist sich in diesem Falle als nitrifizierbar. Setzen wir da- 25 gegen Soda, oder Magnesium- oder Calciumkarbonat zu, so unterliegen die genannten Salze leicht der Oxydation. Daß es sich dabei ausschließ- lich um die Neutralisation der sich bildenden Stickstottsäuren handelt, scheint schon darum unwahrscheinlich, weil die Natur der zugesetzten Basen für den Prozeß nicht gleichgültig ist. So geht er entschieden 30 leichter mit basisch kohlensaurer Magnesia als mit Kreide; ersetzt man diese aber durch Marmor in kleinen Stücken, so wird der Prozeß unter sonst gleichen Bedingungen ein ganz außerordentlich langwieriger und ist manchmal nur mit Hilfe einer periodischen Sättigung der Nährlösung mit Kohlensäure zu erzielen. Da in Gegenwart einer kohlensauren Base 35 ein Teil des vorhandenen neutralen Ammonsalzes in Ammoniumkarbonat übergeführt wird, wobei das Mengenverhältnis von der Natur der ange- wandten Base abhängen muß, so kann man schließen, daß der dem Pro- zesse günstige resp. ungünstige Einfluß der Base eben durch den Cha- rakter der dabei stattfindenden doppelten Umsetzung bedingt wird.4o Will man sich überzeugen, daß diese Umsetzung mit verschiedenen Basen verschieden ausfällt, so setze man gleiche Mengen von Magnesium- karbonat, von Kreide und von Marmor in kleinen Stücken zu drei gleichen Mengen einer 0,1- oder 0,2-proz. Ammoniumsulfatlösung, lasse die Gemische längere Zeit bei Zimmertemperatur oder kurze Zeit unter Er- 45 wärmen stehen, filtriere klar und bestimme dann titrimetrisch die Alkalinität der Filtrate. Es wird sich dann zeigen, daß das Magnesia- filtrat einen bedeutenden Alkalinitätsgrad besitzt, das Kreidefiltrat einen viel schwächeren und das Marmorfiltrat einen kaum merklichen oder gar keinen; woraus zu schließen ist, daß im ersten Falle ein bedeutender 50 Teil des Ammoniumsulfates in Karbonat übergeht, im zweiten weniger, im dritten nur Spuren. Wir sehen, daß diese Stoffe vom Standpunkte ihrer Tauglichkeit für die Nitrifikation aber in derselben Ordnung LAFAR. Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. III. 10 — 146 — stehen, und das läßt uns vermuten, daß das Ammoniumkarbonat das einzig-e direkt nitritizierbare Ammonsalz ist. Doch sind weitere Unter- suchung-en in dieser Richtung noch erforderlich. Soviel ist nach dem bekannten chemischen Gesetze klar, daß, wenn 5 ein neutrales Ammonsalz und eine kohlensaure Base. z. B. also (NH4).2S04 und CaCOg, in doppelte Umsetzung- eintreten, jedem gegebenen Ver- hältnis dieser zwei Salze ein gewisser Gleichgewichtszustand zwischen den vier Salzen, in unserem Falle (NH4)..S04, CaCO;., CaSO^. (NH4)oC03, entsprechen wird, und daß, sobald das Ammoniumkarbonat durch die 10 Nitrifikation entfernt wird, alsbald neue, dem veränderten Mengenver- hältnis der Salze entsprechende Mengen davon wieder entstehen müssen. Es ist dann weiter zu berücksichtigen, daß die Anhäufung von Nitriten und Nitraten ihrerseits auch das Gleichgewicht der Salze, mithin auch die Ammoniumkarbonatbildung in einer gewissen Richtung mit beein- 15 Aussen werden. Doch müssen wir uns begnügen, auf diese komplizierten Verhältnisse nur kurz hinzuweisen und daraus nur folgende, die Zu- sammensetzung der Nährlösung betreffende Schlüsse zu ziehen: 1. Die Menge des zugesetzten neutralen Ammonsalzes ist durchaus nicht gleich- gültig, da ein zu hoher Zusatz die Alkalinität der Lösung, beim Ueber- 20 schuß an unlöslicher kohlensaurer Base, über den günstigen Grad hinaus bringen kann, und 2. ist bei Anwendung eines neutralen Ammonsalzes für einen Ueberschuß an kohlensaurer Base zu sorgen, widrigenfalls der Prozeß stille stehen wird, sobald jene fertig zerlegt ist: was man auch tatsächlich beobachtet. 25 Die Erfahrung hat gezeigt, daß es am vorteilhaftesten ist als Ammonsalz das Ammoniumsulf at zu gebrauchen, wobei man die Konzentration nicht über 2—2,5 pro Mille hinaus steigern darf. Als kohlensaure Base nimmt man am besten basisch kohlensaure Magnesia im Verhältnis von ca. 1 g auf je 0,1 g des Ammonsalzes. 30 Mit Kreide geht die Nitrifikation, besonders zu Anfang, langsamer; wenn aber einmal gut im Gange, kann sie ungefähr dieselben Werte wie mit Magnesia erreichen. Will man eine lösliche Base gebrauchen, so leistet Soda ebenso gute Dienste wie Magnesia, wenn man die Konzentration von 5—6 pro Mille nicht überschreitet; nur ist der Gebrauch einer löslichen 35 Base aus leicht zu ersehenden Gründen weniger praktisch. Die von mir zu verschiedenen Zeiten zu Nitrifikations ver- suchen am meisten gebrauchten Lösungen hatten folgende Zusammensetzung: 1. 2. 3. 40 Ammoniumsulf at 1 g Ammouiumsulfat 2 — 2,5 g Ammoniumsulfat 2 g Kaliumphosphat 1 g Kaliumphosphat 1 g Kaliumphosphat 1 g Brunnenwasser 1 1 Magnesiumsulfat 0,5 g Magnesiumsulfat 0,5 g Bas.-kohlens. Magnesia im Chlorcalcium Spuren Chlornatrium 2 g Ueberschuß. Destilliertes Wasser 1 1 Eisenoxydul 0,4 g 45 Bas.-kohlens. Magnesia im Destilliertes Wasser 1 1 Ueberschuß. Bas.-kohlens. Magnesia im Ueberschuß. Um Verluste an Ammoniak beim Sterilisieren zu vermeiden, bereitet man die Lösungen am besten ohne Ammoniumsulfat, setzt die Magnesia .50 zu und sterilisiert. Das Ammonsalz sterilisiert man gesondert in einer 5- oder 10-proz. Lösung und fügt sie jener dann nach dem Erkalten der Lösungen mit einer sterilisierten Pipette zu. — 147 — Das klassische Mittel die Nitrifikation in Gang- zu setzen besteht darin, etwas Erde in die Lösung einzubringen. Führt man etwa 1 g Erde in eine nach den obigen Vorschriften be- reitete Lösung ein, so sieht man die ersten Anzeichen von Nitrifikation manchmal schon nach 4 — 5 Tagen eintreten, manchmal aber erst nach s Wochen; keine besondere Seltenheit sind auch Fälle, in denen der Prozeß überhaupt ausbleiben kann. Diese Ungleichheiten hängen offenbar mit dem Gehalte der verschiedenen Erden an lebensfähigen Nitritikationserregern zusammen, welcher sehr verschieden sein kann. Daß getrocknete, gepulverte Erdproben keine Nitrifikation geben, habeio ich mich mehrmals überzeugen können: die spezifischen Erreg-er sind nämlich gegen das Austrocknen wenig widerstandsfähig. Es ist auch unschwer, sich zu überzeugen, daß hochkultivierte und periodisch ge- düngte Böden ein besseres Impfmaterial abgeben als unkultivierte. Genaueres über den relativen Reichtum der verschiedenen Böden anis Nitrifikationsorganismen weiß man derzeit noch nicht viel zu sagen. Nach MiGULA (1) sollen sie in den oberen Schichten des Waldbodens manchmal gänzlich fehlen. Ueber die Verteilung dieser Organismen im Boden der Tiefe nach ist aus den Versuchen von Waringtox (1) zu schließen, daß sie, und zwar in einem Lehmboden, in der oberen, 20 etwa 6 Zoll dicken Bodenschicht reichlich vorhanden sind, weiter hinab werden sie spärlicher, und in einer Tiefe von zwei Fuß verschwinden sie gänzlich. Am sichersten ist es also, die Erde als Impfmaterial aus einer Tiefe von etwa 10 cm zu entnehmen, um einerseits die Folgen der Austrocknung und andererseits eine Verdünnung der spezifischen 25 Keime zu vermeiden. § 87. Die chemische Kontrolle der Nitriflkatiousprozesse in ammouiakalischen Lösungen. Zur chemischen Kontrolle der Nitrifikationsprozesse hat man eine Auswahl sehr empfindlicher Eeagentien. Das empfindlichste unter 30 den Nitritreagentien, nämlich Sulfanyl säure mit Naphtylamin, ist eben wegen seiner zu großen Empfindlichkeit nicht zu empfehlen. Das Metaphenylendiamin ist wegen begrenzter Haltbarkeit un- praktisch. Als beste Reagentieu für Nitrifikations versuche empfehlen wir: das TßOMMSDOKFF'sche Reagens (ZinkjodidvStärkelösung) für 35 Nitritproben, Diphenylamin-Schwefelsäure für Nitrit und Nitrat und das NEssLER'sche Reagens für Ammoniak. Um die vielen Proben möglichst i-asch und ohne Umstände zu machen, wendet man sie am besten als Tüpfelreaktionen an, wobei man einen Tropfen der Kulturflüssigkeit mit einer rechtwinkelig gebogenen, größeren Platinöse 40 entnimmt und damit die Oberfläche des betreftenden, in einem Schälchen befindlichen Reagens vorsichtig berührt. Sehr praktisch im Gebrauche für diese Proben sind die bekannten Porzellanplatten mit vielen (bis zwanzig] schalenartigen Vertiefungen, die man im Handel findet und die bei der Aquarellmalerei gebraucht werden. Ueber die Bereitung 45 der Eeagentien vgl. Tjemakx-Gärtnee's Handbuch der Untersuchung und Beuiteilung der Wässer. Braunschweig 1895. Die Prüfung mittelst dieser Reagentien ist am dritten oder vierten Tage nach der Einsaat zu beginnen, und zwar mit dem von Teomms- dorff: man gießt in die Vertiefungen der Porzellanplatte je 1 — l'/e ccmso des Reagens mit je ein Paar Tropfen verdünnter Schwefelsäure hinein 10* — 148 — und führt nun mit Hilfe der Platinöse die Tüpfelproben aus; sieht man einen blauen Schleier von der Berührungsstelle sich ausbreiten, so hat der Prozeß schon eingesetzt, und zwar, wie immer in diesen Versuchen, mit Nitritbildung-. Wenn man weiterhin die Proben mit Teomms- sdorff's Reagens wiederholt, so sieht man die Intensität der Reaktion rasch anwachsen, bis sie ihr Maximum erreicht hat : es entsteht dann an der Berührungsstelle ein gesättigt-dunkelblauer Fleck, der über die ganze Oberfläche sich ausbreitet. Weitere Proljen mit Trommsdoeff sind dann einzustellen, und nun das NEssLEE'sche Reagens in derselben Weise an- 10 zuwenden, das zu dieser Zeit noch einen deutlichen gelben Fleck gibt. Bei den nächsten Proben sieht man diesen Fleck immer heller gefärbt, bis man endlich gar keinen mehr bemerkt. Die Lösung ist nun ammo- niakfrei. Was das Schicksal der gebildeten Nitrite betrifft, so läßt das allmähliche Schwinden der TEOMMSD(jRFF'schen Reaktion auf die Oxy- isdation derselben zu Nitraten schließen, worüber man sich mit der D i p h e n y 1 a m i n p r b e überzeugen kann : man nimmt ein Diphenyl- aminkriställchen, löst es in 1 — 2 ccm konzentrierter Schwefelsäure und führt nun die Tüpfelprobe aus. Da Diphenylamin bekanntlich mit Ni- triten sowie Nitraten dieselbe intensive Blaufärbung gibt, so wird dieses 20 Reagens nur nach dem vollständigen Verschwinden der Teommsdoeff- schen Reaktion Nitrate anzeigen. Will man die Nitrate bei gleichzeitiger Anwesenheit von Nitriten nachweisen, so können die Tüpfelproben nicht mehr dazu dienen. Man entnimmt dann einige ccm der Lösung, setzt nach Piccini Harnstoff im Ueberschuß zu oder schwefelsaures 25 Eisenoxydul (Boitllanger und Massol) und kocht auf, wobei die Nitrite zerstört werden; dann prüft man mit Diphenjiamin, indem man die Lösung und das Reagens in einem Probierröhrchen vorsichtig über- einander schichtet. Doch genügen die oben angegebenen Tüpfelproben, um sich eine vollständige Vorstellung über den Gang des Nitrifikations- so prozesses zu bilden. Will man ihn genauer verfolgen, so bediene man sich der quanti- tativen Bestimmungen. Bezüglich dieser letzteren müssen wir auf chemisch-analytische Lehrbücher verweisen. Ich erwähne nur, daß ich zur Bestimmung der Nitrite mich der Titration mit einer Zehntel- ssund einer Hundertel-Normallösung von Kaliumhypermanganat bediente. Ich gebrauchte dieselbe in der Weise, daß ich zu 100 ccm destillierten angesäuerten Wassers einige ccm Permangan atlösung (der stärkeren oder der schwächeren, je nach der Konzentration der Nitritlösungj zu- setzte und dann langsam mit der zu analysierenden Lösung bis zur Ent- 4ofärbung titrierte; dann wieder tropfenweise die Permanganatlösung bis zur bleibenden Rosafärbung zufließen ließ. Auf diese Weise erhält man • sehr scharfe Resultate. Zur Bestimmung der Gesamtmenge des oxydierten Stickstoffes wandte ich das ScHLOEsiNG'sche Verfahren in der von Schulze-Tiemann angegebenen Abänderung an. Der Nitrat- 45 Stickstoff wurde aus der Differenz berechnet. Doch stimmen die mit diesen zwei so verschiedenen ^Methoden erhaltenen Zahlen nicht gut überein; was man daraus ersieht, daß man, wenn man eine nitratfreie Nitritlösung mit Hilfe der Titration und dann nach dem Schloesing- schen Verfahren analysiert, immer eine Diflerenz findet, die bis 2 Proz. 50 erreichen kann. Ein einheitliches Verfahren, welches eine Bestimmung von Nitrit und Nitrat in demselben Quantum Flüssigkeit gestattete, war bis vor kurzem noch unbekannt. Darum muß man das Verfahren von MüNTz. welches eine stufenweise Bestimmung von Nitrit und Nitrat mit — 149 — Hilfe von Eiseuoxydulsulfat erlaubt, willkommen heißen. Eine Beschrei- bung dieses, unter des genannten Forschers eigenem Namen nicht ver- öttentlichten Verfahrens geben Boullanger und ^Iassol (1) in ihren Studien über Nitrifikationsmikroben, wo darüber nachzuschlagen ist. § 38. Der Torgaiig der Nitrifikation in gemischten Zuchten. 5 Hat man mit wenig Erde beimpft und kontrolliert nun täglich die Flüssigkeiten mit Hilfe der oben angeführten Verfahren, so beobachtet man unveränderlich folgende Erscheinungen: 1. Wenn einmal begonnen, geht die Oxydation von Ammoniak stetig weiter und führt zur voll- ständigen Umwandlung des Ammonstickstoifes in Nitritstickstoff. 2. Wäh- lo rend der Nitritbildung enthält die Lösung bis zu Ende kein Nitrat. 3. Erst w^enn die Nitritbildung aus Mangel an Ammoniak stille steht, beginnt die Nitritoxydation und führt dann, einmal begonnen, zu einer vollständigen Oxydation des Nitrits zu Nitrat. Von diesem mit Erde beimpften Mutterkolben ausgehend, is kann man nun weitere Zuchten anlegen, indem man am besten mit einer sterilisierten Pipette oder Platinöse eine Spur Bodensatz in den T c h t e r k 1 b e n überträgt. Die Nitrifikation läßt dann weniger lange auf sich warten, und nach ein paar weiteren Umsaaten gewinnen die Ver- suche einen ganz regelmäßigen Gang. Die ersten Anzeichen einer Nitrit- 20 bildung erscheinen am 4. — 5. Tage; nach weiteren 8 — 10 Tagen ist das Ammoniak verschw^unden, was im Durchschnitt einer Oxydation von 10 mg Ammoniumsulfat, resp. 2 mg Amnionstickstotf pro Tag entspricht, wenn man von der Inkubationszeit absieht. Fährt man fort, immer wieder frische Zuchten anzulegen, so bleibt der Oxydationsertrag immer 25 auf dieser Höhe. Es ist aber ein leichtes, ihn bedeutend zu heben, wenn man die Ueberimpfungen einstellt und nun nach dem Verschwinden von Ammon sofort wieder je 1 oder 2 ccm einer sterilisierten 10-proz. Lö- sung von Ammoniumsulfat in dieselben Zuchten einträgt. Nach fünf Tagen erreicht dann die Oxydation 40 mg Ammoniumsulfat pro Tag. 30 nach weiteren fünf Tagen 50 — 60 mg und nach ungefähr drei Wochen in einer beständig durch frische Ammonzusätze unterhaltenen Oxydation bis 100—120 mg Ammoniumsulfat oder 22 — 23 mg Ammoniumstickstoff pro Tag. Um so hohe Oxyd ations werte zu erreichen, muß man die älteren Zuchten in größere (etwa 25 cm im Diameter haltende) Kolben 35 oder Schalen überführen und dafür sorgen, daß kein Mangel an Magnesia sich einstellt. Die übrigen Nährsalze aber genügen offenbar für die Oxydation von jedenfalls nicht weniger als des 10 — 20-fachen der an- fänglich vorhandenen Menge des Ammonsalzes. Fragen wir nun nach den Produkten der Oxydation in den 40 Tochter züchten, um da folgendes verzeichnen zu können : 1. Manche unter ihnen ahmen in dem Gange der Oxydation die Mutterzucht nacli. d. h. das Ammoniak wird zuerst zu Nitrit oxydiert, worauf die Oxydation von Nitrit zu Nitrat beginnt und bis zu Ende geht. 2. Bei anderen wieder vollzieht sich in energischer Weise nur die erste Stufe des Pro- 45 zesses, d. h. die Umwandlung von Ammoniak in Nitrit, welches dann unbegrenzte Zeit in der Lösung unverändert bleibt. 3. Unterhält man die Ammoniakoxydation in ein und derselben Menge Flüssigkeit in der Weise, daß man möglichst ohne Zwischenpausen immer frische Portionen Ammonsalz zusetzt, so kommt es gar nicht zur Bildung von Nitraten; so bleiben aber die Zuchten zeitweise ohne Ammoniak, so werden je nach — 150 — der Länge der Zwischenpausen größere oder kleinere Nitratmengen ge- bildet. Nimmt man zu den verschiedenen Versuchsreihen verschiedene E r d p r b e n als A u s g a n g s m a t e r i a 1 , so verläuft der Vorgang zu- 5 erst überall in gleicher Weise, und zwar in dem Sinne, daß in allen Gefäßen Nitrit gebildet wird, welches schließlich in Nitrat übergeht. Doch liefern weitere Umsaaten insofern ein verschiedenes Ergebnis, als die Nitritoxydation bald sich länger hält, bald schnell erlischt. So habe ich (5) in einer Eeihe von Versuchen, in denen ich von verschiedenen, in 10 weit voneinander entfernten Gegenden entnommenen Bodenproben aus- ging, folgendes Ergebnis gehabt: in den Tochterzuchten von zwei euro- päischen, zwei asiatischen und einer australischen Bodenprobe erlosch die Nitritoxj^dation sofort nach der ersten Umsaat; in vier Versuchs- reihen mit Impfmaterial afrikanischen Ursprunges dagegen und in zwei 15 südamerikanischen blieb sie länger erhalten ; doch verschwand sie schließ- lich in allen, mit Ausnahme der mit Erde aus Quito angelegten, wo sie noch in der siebenten Generation erhalten blieb. Die Deutung dieser merkw^irdigen, zum Teil geradezu launischen Erscheinungen, hat den Forschern, welche sich mit der Nitrifikation 20 beschäftigt haben, viel Arbeit gekostet. Erst die vollständige Erforschung der Mikrobiologie des Nitrifikationsprozesses brachte Licht in diese ver- wickelten Verhältnisse. Wie bereits in §§ 33 nnd 34 erwähnt worden ist, wurde dem Umstände, daß in den nitrifizierenden Flüssigkeiten immer so viel Nitrit sich bildet, von den meisten Forschern zuerst keine prin- 25zipielle Bedeutung zugeschrieben; man faßte die Nitritbildung als eine unvollständige Oxydation auf und erklärte sie durch mangelnden Luft- zutritt und sonstige ungünstige Bedingungen. Warington (1) als erster hat die Nitritbildung dem „Charakter" des Nitrifikationserregers zuge- schrieben; doch war diese Deutung nicht gut mit der Vorstellung in 3op]inklang zu bringen, daß es nur eine einzige Art von Erreger gäbe, der manchmal energisch genug ist, um die Oxydation von Ammoniak- stickstolf sofort bis zu Nitratstickstolf zu vollbringen, manchmal aber aus Schwäche die Oxydation nicht so weit zu führen vermag. Obgleich diese Hypothese weit entfernt war, den Tatsachen zu genügen, so schien 35 doch die Idee, daß die Nitritbildung und die Nitratbildung zwei getrennte Prozesse sind, welche durch verschiedene Agentien verursacht sind, so- zusagen als eine Uebertreibung der biologischen Theorien, und man wagte nicht diese Deutung anzunehmen, bevor nicht alle anderen Erklärungs- möglichkeiten erschöpft wären. So trat Müktz (1) mit der Theorie her- 40 vor, wonach nur die Nitritbildung ein biologischer Vorgang sei, daß hingegen die weitere Oxydation der Nitrite, namentlich im Boden, ein rein chemisclier Vorgang sei und in der Einwirkung der Kohlensäure auf Nitrite, d. h. also in der Verdrängung der salpetrigen Säure aus ihren Salzen mit darauffolgender spontaner Oxydation, ihre Erklärung 45 finde. Diese Theorie trug jedoch der fast täglichen Erfahrung bei Nitri- fikationsversuchen keine Rechnung, daß die Nitritoxydation auch in wässeriger Lösung manchmal ganz energisch vor sich gehen kann, w^äh- rend sie unter ganz gleichen chemischen Bedingungen in anderen Fällen vollständig ausbleibt. Andererseits überzeugte ich mich (5), daß auch 50 im Boden der reine Nitritprozeß sich in Gang bringen läßt und daß Nitrite darin ebenso beständig sind, selbst in Gegenwart von gewöhn- lichen Bodenbazillen, wie in einer wässerigen Lösung (vgl. w^eiter unten). Schließlich zeigten besondere Versuche, daß eine tägliche, mehrere — 151 — Stunden andauernde 8ättig-ung- einer Nitritlösung mit Kohlensäure, zumal in Gegenwart von Magnesia oder Calciumkarbonat, zu keiner merklichen Nitritoxydation führte. Ebenso wenig' wie die MÜNTz'sche Theorie konnte die Hypothese von der Abschwächung standhalten, denn es zeigte sich (5), daß die Eigen- 5 Schaft der Zuchten. Nitrite zu oxydieren, von den Versuchsbedingung-en ganz unabhängig ist. Wenn einmal verschwunden, ließ sie sich durch keine Mittel wiederbringen. Weder erhöhte, maximale Sauerstottzufuhr noch irg-endwelche Abänderung der Zuchtflüssigkeit konnten da etwas ändern. Trotz energischster Ammoniakoxydation blieb nach erfolgter 10 Nitritbildung der Titer der Lösung, auf Kaliumpermanganat eingestellt, monatelang unverändert. Nach diesen Versuchen erschien der Schluß, daß die Nitritbildungs- periode oder Nitrit ation und die Nitratbildungsperiode oder Nitra- tation zwei unabhängige Prozesse sind, als vollkommen 15 zwingend, und es war so die Aufgabe gestellt, diese Prozesse von- einander zu trennen und gesondert zu studieren. Die Trennung erwies sich als eine ganz einfache Arbeit. Nachdem man sich überzeugt hatte, daß die Nitratation immer energischer vor sich geht, wenn man in einer bereits nitratierten Zucht die Ammongaben einstellt und statt 20 dieser immer frische Mengen von Nitrit zugibt, wandte man für das Studium dieses Prozesses die Züchtung in Nitritlösung, unter Ausschluß von Ammoniak, an. Dieses ersetzte man durch 1 pro Mille Natriumnitrit. Beimpfte man diese Lösung mit Erde, so wurde schon nach einigen Tagen eine Nitritoxydation bemerkbar, und nach etwa 25 zwei Wochen war das Nitrit verschwunden. Machte man davon Ueber- impfungen in eine frische Lösung gleicher Zusammensetzung, so war meistens schon in der zweiten Generation die Fähigkeit Ammoniak zu oxydieren verloren; denn beimpfte man davon reichlich die gewöhnliche Ammonlösung. so blieb regelmäßig jede Nitrilikation aus. 30 Es war auf diese einfache Weise eine vollkommene Trennung der beiden Stufen des natürlichen Nitrifikationsprozesses erzielt worden. Von dem Standpunkte der Selbständigkeit dieser beiden Prozesse sind nun alle die obigen an ..unreinen" Nitrifikationsversuchen gemachten Beobachtungen leicht zu erklären. Denn wenn es zweierlei 35 Erreger gibt, den Nitrit- und den Nitratbildner, so wird der Erfolg der U e b e r i m p f u n g f f e n b a r v n dem Zeitpunkte abhängen, in welchem man überimpft: tut man dies während der Nitritation oder nachdem diese soeben abgelaufen ist, so hat man Aussicht, nur den Nitritbildner überzuimpfen, weil der Nitratbildner noch nicht zur Ent-4o Wicklung gelangt war; tut mau es dagegen erst nach erfolgter Nitratation, so überträgt man beide, und es wird dann auch die Tochterzucht beide Prozesse aufweisen, während es im ersten Falle nur bis zur Nitritbildung kommt. Da man vor der Erkenntnis des wahren Sachverhaltes auf den Zustand der Zuchten im Augenblicke der Ueberimpfung keine besondere 45 Rücksicht nahm, und weil der Nitratbildner sich bedeutend später ver- mehrt und seine spärlichen Keime zur Zeit der vollständigen Amraoniak- oxydation noch im ruhenden Zustande sich befinden, so führten die Ueberimpfungeu fast regelmäßig zur Elimination des Nitratbildners, wonach die Versuche einen rein nitrosen Charakter annahmen; was den 50 Schein einer Abschwächung als Folge des Züchtens in flüssigen Nähr- mitteln erweckte. Es ist auch weiter klar, daß je größer die relative Wachstumsenergie des Nitratbildners im Vergleiche mit dem Nitrit- — 152 — bildner ist, desto hartnäckiger der erstere sich in den Zuchten erhalten wird. Darin liegt vielleicht die Erklärung, warum in den Zuchtreihen verschiedenen Ursprunges ein verschieden spätes Erlöschen der Nitratation zu beobachten war. 5 Eine wichtige Frage bleibt noch zu beantworten. Wir haben ge- sehen, daß zwischen den beiden Prozessen ein gewisser Antagonismus besteht, wobei die Nitratation die schwächere Seite ist. In der Tat. diese beginnt erst dann, wenn die Nitritation vollständig abgelaufen ist ; setzt man wieder Ammoniak zu, so geht die Anhäufung der Nitrite 10 immer weiter, während deren Oxydation nicht einmal beginnen kann. Es hatte also den Anschein, als ob die Entwicklung des Nitritbildners schuld sei, daß der Nitraterreger nicht aufkommen kann. Doch sprach Warington (3), welcher unabhängig von dem Schreiber dieser Zeilen die Frage von der Nitritbildung sorgfältig studierte und zu wesentlich den- 15 selben Ergebnissen gelangte, die Meinung aus, daß die hemmende Wirkung auf den Nitraterreger den Ammonsalzen zuzuschreiben ist, was nach Versuchen in Keinzuchten sich als richtig erwies. Alle in den drei letzten Paragraphen dargestellten Tatsachen können an der Hand von Versuchen, welche auf die Reinheit der Zuchten keinen 20 Anspruch erheben, ohne Schwierigkeiten beobachtet werden. Soweit sind die lehrreichen Nitrifikationsversuche in Lösungen auch denen zu- gänglich, welche gar nicht der bakteriologischen Methoden mächtig sind, und das war einer der Gründe, die uns bewogen haben, diese Beobach- tungen etw^as ausführlicher zu besprechen. Weitere Erfahrungen sind 25 an der Hand von Reinzuchten gewonnen worden, zu welchen wir jetzt übergehen müssen. § 89. Morphologie des Nitritbildners. Die westeuropäiselie Art. Indem wir zur Schilderung der ^lorphologie des Nitritbildners schreiten, müssen wir vor allem betonen, daß wir unter dieser ßezeich- sonung es nicht mit einer einzigen Art zu tun haben, wie man das friiher sozusagen als selbstverständlich angenommen hatte, sondern mit einer Gruppe zwar nahe verwandter, aber doch morphologisch uuterscheidbarer Wesen, die einzeln charakterisiert werden müssen. Leider sind darunter nur wenige einigermaßen gründlich untersucht. Gut bekannt ist eine 35 Art, die ich (1) zuerst aus einer Schweizer Bodenprobe (Zürich) isolierte und dann auch aus einer französischen (Genne villiers bei Paris) wieder abgeschieden habe. Wahrscheinlich ist das eine im Westen Europas weitverbreitete Spezies. Wir werden mit diesem westeuropäischen Organismus beginnen und zuerst seine Züchtung in wässerigen Lösungen, 40 dann auf festen Substraten, im Zusammenhange mit seiner Isolierung, beschreiben. Zur Zeit seiner Entdeckung haben wir (2) ihn mit dem Namen Niiromonas belegt, den wir (8) später in Nitrosomonas abgeändert haben. Impft man junge, energisch arbeitende Zellen in die Flüssigkeit, 45 deren Zusammensetzung oben angegeben ist, so merkt man schon nach 2—3 Tagen eine deutliche Nitritreaktion, die nach A^iteren 5—6 Tagen ihre Höchststärke erreicht. Untersucht man jetzt die Zucht mit Hilfe des Mikroskopes, indem man aus ihr ein Tröpfchen entnimmt, es an- trocknet und färbt, so findet man überhaupt äußerst wenig Organismen. 50 In der klaren überstehenden Flüssigkeitsschicht sind keine zu finden, LAFAB, Handbuch d. Techn. Mykologie, Bd. III, Kap. 5. Taf. III. Erklärung der Abbildungen. Fig. 1. Nitritbüdner aus Zürich. Deckglaspräparat ans dem Bodensatze eiuer Kultur in mineralischer Lösung. Färbung mit Anilinwasser-Fuchsin. Vergr. 1000. Fig. 2. Nitritbildner aus Gennevilliers bei Paris. Deckglaspräparat aus einer Kolonie auf Kieselsäuregallerte. LoEFFLEE'sche Färbung. Yergr. 1000. Fig. .5. Nitritbildner aus Zürich. Schwärmer. Deckglaspräparat aus der mineralischen Nährlösung. LoEFFLEß'sche Geißelfärbung. Vergr. 1000. Fig. 4. Nitritbildner aus Zürich. Zooglöen- Wuchsform. Ungefärbt. Aus dem Bodensatze in der gewöhnlichen Nährlösung. Photographiert in einer schwachen Jod- lösung. Vergr. 1000. Fig. 5. Nitritbildner aus Zürich. Große Zooglöen aus dem Bodensatze einer flüssigen Kultur. Ungefärbt. Photographiert in schwacher Jodlösung. Vergr. 1000. Fig. 6. Nitritbildner aus Zürich. Große Zooglöen mit doppelten Hüllen. Deck- glaspräparat. Färbung mit schwacher Fuchsin- und Gentiaua-Lösung. Vergr. 1000. L.iFAh'. Htiuilhiirli (J. Ti-rhii. Mijkolix.ii!-. IUI. III. Kii/i. ',. Taf. ril. /''.;> - — • ^' V.* "^* • •• •♦ • - -. 1 • ••••;♦■> • • 1 * s" ^W^ ^^ 6' Crayondruck von J. 15. Obernetter, .Minicheii. Verla (j ron Gitsfai' Fische i- in Jena. — 153 — und auch im Bodensatze trifft man nur mit einig-er Mülie auf seltene, kompakte, verschieden g-roße (10 — 50 /n) Zooglöen, die man, wenn sie iiberfärbt sind, als solche scliwerlich erkennt; erst bei vorsichtig'er Färbung' kann man die dicht zusammengedrängten Zellchen deutlich unterscheiden. Am besten erkennt man die Struktur dieser Gebilde, a wenn man sie in einem Tropfen Jodj odkaliumlösung untersucht. (Vgl. Fig. 4 auf Taf. III.) Wenn man die Zuchtgefäße so wenig als möglich erschüttert, sieht man etwa am 7. — 10. Tage die über dem Bodensatz stehende Flüssigkeit leicht trübe, oder eher opalisierend werden. Damit diese (manchmal sehr lo leichte) Opaleszenz der Beobachtung nicht entgehe, tut man gut, die Kölbchen in einiger Entfernung vom Fenster gegen das Licht zu halten, wobei man noch am besten ein steriles Kölbchen zum Vergleiche daneben hält. Doch ist diese Trübung manchmal ganz deutlich und nahe an der Oberfläche in Wolken oder schichtenweise noch mehr ausgebildet. Unter- 15 sucht man nun die Flüssigkeit im hängenden Tropfen, so wimmelt sie von schwärmenden Mikroben von ellipsoidischer Form . die sich unter leichtem Zittern der beiden Körperenden energisch bewegen. (Fig. 3 auf Taf. III.) Auf die Frage über den Ursprung dieser Schwärmer gibt eine erneuerte Untersuchung des Bodensatzes Auf- 20 Schluß. Die festen Kolonien sind fast verschwunden : an einzelnen sieht mau noch einen dichten Kern, während an dem Umfang der Kolonie die Zellchen schon ganz lose liegen. An anderen hat die Zerstreuung der Kolonie von einer Seite her begonnen, sonst bewahrt sie noch ihr festes Gefüge; kurz, man findet alle tJebergänge zwischen den Ursprung- 25 liehen Zooglöen und den freien Zellen, woraus unzweifelhaft zu schließen ist. daß die Kolonien sich in Schwärmer aufgelöst haben. Uebrigens kann man diesen Auflösungs- und Ausschwärmungsprozeß auch direkt im hängenden Tropfen beobachten. Dazu ist noch zu bemerken, daß zur Zeit des Schwärmens die Lösung noch eine deutliche, jedoch 30 eher schwache Ammoniakreaktion zeigt. Sobald diese verschwunden ist, vergeht die Trübung nach etwa 24 — 48 Stunden, und die unbeweg- lich gewordenen Zellchen sammeln sich in dem Bodensatze. Ist die Zucht eine reiche, so gewinnt der Bodensatz dann ein eigenartiges Aussehen, so, als ob die Magnesiateilclien durch eine schleimige Substanz zu- 35 sammengehalten würden. Bewegt man vorsichtig das Gefäß, so wider- steht der Bodensatz dem Aufwirbeln eine Zeitlang, worauf er sich schließlich in grauliche Flöckchen auflöst. Ein mikroskopisches Präparat zeigt jetzt, daß die Zellchen gleichmäßig, einzeln oder in kleinen Gruppen, im Bodensatze verteilt sind. [Fig. 1 und 2 auf Taf. III.) iü Was die Form der Zellchen betrifft, so sind sie immer länglich, ähnlich einer Null, nie kokkenförmig; der kürzere Durchmesser beträgt 0,9 — 1 //, der längere 1.2 — 1.8 /<. Sie sind mit allen gewöhnlichen basischen Anilin- farben färbbar. Die Schwärmer tragen je eine mäßig lange Geißel an dem einen Körperende. Die Geißel sichtbar zu machen, gelang zum 45 erstenmal nach der LoEFFLEK'schen Methode, indem man zu Ferrotannat 10 — 15 Tropfen 1-proz. Sodalösung zusetzte. {Fig. 3 auf Taf. III.) Doch gelingt die Geißelfärbung noch besser nach der ZETTKow'schen Methode. So verläuft die Entwicklung in den Zuchten, die ich (8) als typisch betrachte. Doch sind Abweichungen nach jeder Seite hin nicht 50 selten. Es kommt nämlich vor, daß die Ausbildung in „freien beweg- lichen Zellen" {Monas) oder umgekehrt die Ausbildung als Zooglöa vorherrschend wird, selbst bis zu dem Grade, daß sie allein zu beobachten — 154 — ist. Es ist freilich möglich, daß auch in dem letzteren Falle beide Ent- wicklung-sstufen durchgemacht werden, jedoch die eine von ihnen rascher durchlaufen wird und der Beobachtung entgeht. Nichtsdestoweniger sind die mikroskopischen Bilder in den zwei entgegengesetzten Fällen von- 5 einander auffallend verschieden. Es ist weiter bemerkenswert, daß die Neigung, reichlich Schwärmer zu bilden oder aber vorzugsweise in Zooglöa-Form zu wachsen, wenn sie sich einmal einstellt, in einer Eeilie von Kulturen sich hartnäckig er- hält, so daß es den Anschein hat, als ob man zwei Eassen vor sich habe, loderen eine ausschließlich in. Zooglöen, die andere hingegen in Gestalt freier Zellen wachse. Um diesen Unterschied schärfer zum Ausdruck kommen zu lassen, unterhalte man in Zuchten beider Art den Prozeß durch wiederholte parallele Ammongaben. Dann wird in den Zooglöa- Zuchten die Lösung immer klar bleiben, während in den Monas-Zuchten 15 eine fortwährend sich erneuernde Trübung herrschen wird; umgekehrt wird man in dem Bodensatze der letzteren nur zerstreute oder in kleinen, losen Gruppen liegende Zellchen finden (vergl. Fig. 1 und 2 a,uf Ta f. IIl), während in den ersteren der Bodensatz ganz auffallende, schon mit einer schwachen Lupe oder gar mit bloßem Auge sichtbare dichte 2oZooglöa-Massen enthält; die mikroskopische Untersuchung in einem Tropfen Jodlösung läßt dann ein seltsames Bild beobachten (s. Fig. 5 auf Taf. in und Fig. (i auf Taf. IV; wobei zu beachten ist, daß diese letzte Figur ein nur 125-fach vergrößertes Bild gibtj. Zur Charakteristik dieser beiden Wachstum szust an de des Mikroben muß man 25 noch sagen, daß sie in gewissem Sinne auch in ihrer Wirksamkeit von- einander abweichen: die monadenbildenden Zuchten unterscheiden sich nämlich von den Zooglöa-Zuchten durch ihre größere Oxydationsenergie. Es ist auch verständlich, daß bewegliche Zellen, welche Sauerstoff und Ammoniak frei aufsuchen können . besser arbeiten werden als solche. 30 welche, träge am Boden des Gefäßes liegend, beides nur durch Diffusion erhalten. Mehrere Male, wenn Zuchten bestimmten Ursprungs, welche sonst sehr energisch gearbeitet haben, eine trägere Wirkung aufwiesen, habe ich mich überzeugen können, daß die ursprüngliche reichliche Schwärmerbildung aufgehört und einem ausartenden Zooglöa- Wachstum 35 Platz gemacht hatte, so daß es mir naheliegend schien, die Wirkungs- energie mit der AVachstumsform in ursächlichen Zusammenhang zu bringen. Doch fehlen noch genauere Versuche darüber. Zu bemerken ist noch, daß die Zooglöen höchst wahrscheinlich auch in gewissem Sinne die Rolle von Dauerzuständen vertreten. We- 40 nigstens sind sie gegen Austrocknung widerstandsfähiger als die freien Zellen, wie ich (8) mich durch besondere Versuche über- zeugt habe: so halten die Zooglöen ein 24-stündiges Austrocknen an der Luft aus. durch welche Behandlung freie Zellen getötet würden. Doch ist die Widerstandsfähigkeit der Zooglöen gegen Austrocknung auch 45 relativ begrenzt; denn trocknet man sie in großen Massen an größere Micablättchen, läßt diese 10 Tage in einem Exsiccator über Schwefel- säure verweilen und wirft sie dann in die amraoniakalische Nährlösung, so unterbleibt die Nitritation. Die Eolle von Dauerzuständen ist be- sonders einer eigenartigen Form von abgerundeten Zooglöen mit dickeren f.(i doppelten Hüllen, die man in älteren Zuchten findet, zuzumuten fvgl. Fig. (i auf Taf. III}. Was die Züchtung in den gebräuchlichen flüssigen und festen Nährböden, wie Bouillon, Fleischpeptongelatine und Agar, - 155 — betrifft, so bildet die Unfähigkeit des Nitritniikroben, auf jenen zu wachsen, ein wichtiges negatives Merkmal. Bouillon läßt er ganz klar, auf Gelatine und Agar bildet er keine Kolonie. § 40. Die Züchtung des Nitritbildners auf festen Nährböden. Um ein Wachstum auf festem Nährboden zu erzielen, 5 mußte man zu ganz besonderen Unterlagen greifen, und es gelang mir (4) das zum ersten M al auf K i e s e 1 s ä u r e g a 1 1 e rt e. Die Bereitungs weise dieses Hilfsmittels ist seitdem mehrere Male in den Einzelheiten abge- ändert worden. Zu empfehlen ist die folgende, von Omelianski (2j in den Einzelheiten ausgearbeitete Vorschrift für die Bereitung der Gallerte 10 und die Anfertigung von Platten mit derselben. Zur Bereitung der löslichen Kieselsäure mischt man gleiche Raumteile Wasserglas (vom spec. Gew. 1.05 — 1,06) und Salzsäure (sp. G. 1,10), indem man die Wasserglaslösung in die Salzsäure eingießt, nicht umgekehrt, und dann dialysiert. Ob Kali- oder Natronwasserglas 15 verwendet wird, ist gleichgültig, nur muß es farblos und klar sein, sonst bekommt man keine haltbare Kieselsäurelösung nach dem Dialysieren. Die Dialyse wird in Pergamentpapierschläuchen vorgenommen, deren Unversehrtheit vorher sorgfältig geprüft werden muß: man klemmt das eine Ende des Schlauches mit einer Schraubenklemme fest, füllt den 20 Schlauch mit Wasser und hängt ihn in vertikaler Kichtung auf. Nur solche Schläuche sind tauglich, die an ihrer Oberfläche keine Spur einer Durchsickerung von W^asser merken lassen. Diese Vorprüfung muß mit der größten Sorgfalt vorgenommen werden, weil von ihr die richtige Konzentration des Hydrosols in hohem Maße abhängt. Es ist vorteil-25 liaft, gerade diese Schläuche zu gebrauchen und außerdem nur geringe Mengen auf einmal zu dialysieren. um die Dialyse möglichst schnell fertig zu haben, was für die Haltbarkeit der Gallerte von Bedeutung ist. Gewöhnlich genügt es. wenn man an diese Vorschriften sich hält, einen Tag lang gegen schnell fließendes Leitungswasser und einen Tag 30 gegen 3 — 4 mal gewechseltes destilliertes Wasser zu dialysieren. Die Dialyse ist fertig, wenn man mit Silbernitrat keine Reaktion resp. nur eine ganz geringe Trübung erhält. Die Lösung ist in sorgfältig ge- waschenen Flaschen mit eingeschliffenem Stöpsel aufzubewahren. Wenn man richtig verfährt, so erhält man eine vollständig klare Lösung, ohne 35 die geringste Opaleszenz, welche ungefähr 2 Proz. Kieselsäure enthält, etwa ;-) Monate haltbar ist und ganz gut das Sterilisieren bei 115 — 120 ^ C verträgt. Um daraus einen festen Nährboden für den Nitritbildner zu be- reiten, bedient man sich folgender vier Flüssigkeiten: 40 1. Amm. sulfuricum 3 g 2. Ferrum, sulf. 2-proz. Lösung Kalium phosphoricum lg 3. gesättigte Kochsalzlösung Magn. sulfuricum 0,5 g 4. Magnesiamilch , d. li. eine Auf- Atj. dest. 100 g schwemmung von gut durchgesiebter kohlensaurer Magnesia. 45 50 ccm der Kieselsäurelösung werden in einem Kölbchen mit 2,5 ccm der ersten und 1 ccm der zweiten Lösung versetzt. Von der dritten wird nur ein kleiner Tropfen ganz zuletzt in jede fertig gegossene Platte gebracht. Magnesiamilch setzt man so viel hinzu, daß das Gemisch ein — 156 — milchiges Aussehen bekomme. An Stelle der Mag-nesia läßt sich auch Soda (ca. 0,1 Proz.) verwenden. Jedoch ist das Wachstum hei Magnesia besser. Will man die Platten innerlich beimpfen, so trägt man in das Kölbchen mit Kieselsäurelösung gleichzeitig mit den Salzen noch seine Oese voll einer guten Zucht des Nitritbildners ein, wozu eine solche zu wählen ist, welche den Mikroben vorwiegend im Zustande freier Zellen enthält. Hierauf wird der Inhalt des Kölbchens, unter un- unterbrochenem Schütteln, in sterilisierte kleine und dünnwandige Petri- schalen ausgegossen. Diese läßt man dann auf einer horizontalen Fläche 10 ruhig stehen, bis die Flüssigkeit zu einer Gallerte gerinnt, was ungefähr nach einer Stunde geschieht. Will man in Strichen impfen, so darf man nicht vergessen, daß die Gallerte leicht rissig wird; um dies zu verhüten, verfährt man am besten so, daß man einen Tropfen Impfflüssigkeit auf die fest gewordene 15 Platte aufträgt und ihn mit einem stumpfwinklig gebogenen Glasstäbchen vorsichtig auf der Oberfläche ausstreicht. Bei dem Gebrauche dieser Platten hat man mit der Unannehmlich- keit zu rechnen, daß die Gallerte, zumal wenn sie nicht ganz gelungen ist. manchmal allmählich Wasser abgibt. Darum ist es ratsam, die 20 Schalen anfangs in umgestürzter Lage im Thermostaten zu halten. Das von der Gallerte abgeschiedene Wasser sammelt sich dann unten in dem Deckel, von welchem es mittelst sterilisierter Filtrierpapierstreifen ent- fernt werden kann. Es lohnt sich nicht, die Platten nach den Kolonien des Nitrit - 25bildners früher zu durchsuchen, als die Platten eine starke Nitrit- reaktion geben. Erst dann, wenn ein aus der Platte herausgeschnittenes kleinstes Stückchen Gallerte, in Jodstärke oder Diphenylamin einge- worfen, ganz dunkelblau wird, hat man die Sicherheit, daß die Platte schon Kolonien, wenn auch mikroskopisch kleine, des Nitritbildners trägt. 30 Im allgemeinen läßt sich sagen, daß bei mittelgroßer Aussaat die Nitritreaktion am 5. -6. Tage auftritt, am 10. — 12. die Höchststärke er- reicht und weiter nach einigen Tagen die Ammoniakreaktion schwindet. Will man das Aussehen der Kolonien studieren, so eignen sich dazu selbstverständlich die durchsichtigen Platten (mit Soda) besser. 35 Die Kolonien erscheinen bei einer lOO-iachen Vergrößerung als kleine, äußerst stark lichtbrechende Körperchen mit schwarzen Umrissen. (Vgl. Fig. 4 auf Taf. IV.) Anfangs farblos, gewinnen sie bald eine bräun- liche und schließlich eine charakteristische dunkelbraune Färbung. Die oberflächlichen Kolonien behalten ihre anfängliche abgerundete 40 Form (vgl. Fig. 5 auf Taf. IV), während die tiefer liegenden mehr und mehr unregelmäßig eckig erscheinen. In diesem Zustande sind alle die Kolonien den oben beschriebenen Zooglöen der flüssigen Zuchten in dem Sinne analog, daß sie ein ebenso festes Gefüge besitzen ; denn berührt man sie mit der Spitze eines haarfein ausgezogenen Glas- 45 röhrchens, so verändern sie gar nicht ihre Gestalt und werden als Ganzes in die Gallerte eingedrückt. Erst nach einer gewissen Zeit (10—14 Tagen) sieht man an diesen dunklen Kolonien eine Veränderung eintreten: es entstehen allmählich an einem oder an mehreren Punkten ihres Um- fanges farblose, helle Auswüchse oder Säume, die allmählich breiter 50 werden und rund herum zu einem hellen Hofe zusammenwachsen. All- mählich verwandelt sich auf die Weise die sanze dunkle Kolonie — 157 — in eine helle Kolonie (vgl. Fig. 3 auf Taf. IV) bis auf einen kleinen dunklen Kern, das üeberbleibsel des ursprünglichen festen Gefüges. Auch in diesem Zustande ist das Aussehen der Kolonien ganz charakteristisch, so daß man sie leicht bei Betrachtung mit schwacher Vergrößerung (Zeiss, Obj. A) wiedererkennt. Es gelingt auch meistens, 5 aus der Art des Gefüges der Kolonie zu entscheiden, ob sie rein ist oder nicht; denn reine Kolonien zeigen eine gleichmäßige, feine, bis an den Rand gehende Körnelung, während verunreinigte Kolonien hyaline Säume aufweisen. Entnimmt man nun mit Hilfe eines haarfeinen Kapillar- röhrchens von diesen hellen Kolonien eine Probe und untersucht sieio im hängenden Tropfen, so findet man die uns schon bekannten freien Zellen, meistens im Zustande lebhafter Bewegung. Wie man sieht, findet man auch auf dem festen Substrat die gleichen Wachstumsformen des Mikroben — Zooglöen und Monaden — wieder, und es sind auch hier, was wir gleich bemerken wollen, dieselben zum Teil unerklär- 15 liehen Schwankungen in dem Auftreten beider Formen manchmal zu beobachten. Da die Kolonien jeder Art doch immer sehr klein bleiben, kaum mit dem bloßen Auge sichtbar, selbst auf gelungenen Kieselsäureplatten, so muß man noch besondere Kunstgriffe gebrauchen, um ein mehr äugen- 20 fälliges Wachstum zu erzielen und so die Abimpfung zu erleichtern. Das wird, wie bei flüssigen Zuchten, durch wiederholte Ammon- gaben erreicht: an zwei einander diametral gegenüberliegenden Stellen der Schale werden aus der Gallertschicht kleine Segmente heraus- geschnitten, und in die so gebildeten Vertiefungen werden, so oft es 25 nötig ist, ein paar Tropfen einer 10-proz. ilmmoniumsulfatlösung hinein- gebracht, wobei man vor jedem Zusätze die angesammelte überschüssige Flüssigkeit aus den Vertiefungen mit einem sterilisierten Papierstreifen entfernt. Die Oxydation geht dann sehr energisch vor sich, was man an der raschen Auflösung der Magnesia in der Umgebung der einzelnen 30 Kolonien und unter den Strichen erkennt. Auch in E eagensgläsern auf schiefer Schicht kann man Zuchten auf Kieselsäuregallerte erhalten, wobei man in ganz analoger Weise wie mit den Platten verfährt; auch hier wird üppigeres Wachs- tum durch wiederholte Ammongaben erzielt. Das makroskopische Aus- 35 sehen der Striche bietet nichts Charakteristisches. Da wir zur Reinzüchtung des Nitritbildners uns vorzugsweise der Kieselsäureplatten bedient haben, so wollen wir gleich das dabei be- folgte Verfahren in seinen Einzelheiten beschreiben. Will man den Xitritbildner aus dem Erdboden abscheiden, so beginnt man mit einer w Einsaat der Erde in den flüssigen Nährboden, w^orauf noch eine Reihe von Ueberimpfungen (3—4) in die gleiche Unterlage folgen. Dann erst wendet man sich den Kieselsäureplatten zu, wobei man sich streng an die obigen Vorschriften hält. Man studiert die Platten sorgfältig bei einer Vergrößei'ung von 50 — 100, wählt eine Reihe oberflächlich45 gelegener heller Kolonien aus und bezeichnet sie auf irgend- welche Weise für die Entnahme des Impfstoffes. Diese geschieht am besten unter der Kontrolle des Präpariermikroskopes : man sticht die Kolonien mit der haarfein ausgezogenen Spitze eines Glasröhrchens an, worauf man diese durch einen Stoß gegen den Boden des zur Aussaat so bestimmten Kölbchens abbricht. Dazu dienen am besten kleine konische Kölbchen mit je 10 ccm der gewöhnlichen Lösung mit Magnesia-Zusatz. Je mehr solcher Ueberimpfungen auf einmal gemacht werden, desto — 158 — besser, denn es gelingt bei weitem nicht jede; nicht jede erweist sich auch als rein, selbst wenn sie eine gute Nitritation zeigt. Am häufigsten sind die Mißerfolge, wenn man mit Zooglöa-Zuchten arbeitet und von dunklen Kolonien abzuimpfen genötigt ist. Zur Prüfung auf Reinheit 5 impft man einige Tropfen aus dem nitritierten Kölbchen in gewöhnliche alkalische Bouillon ein und läßt mindestens 10 Tage im Thermostaten stehen. Wenn dann die Bouillonröhrchen noch ganz klar und unver- ändert sind, so ist man berechtigt, die ßeinzüchtung für gelungen zu halten. 10 Wir haben absichtlich so lange bei der Beschreibung der Bereitung der Kieselsäuregallerte und der Reinzüchtung uns aufgehalten, weil diese Arbeiten eine gewisse Sorgfalt und einiges Geschick erfordern. Hat man keine genügende Kenntnis von dem zu züchtenden Organismus, so stößt man bei seiner Abscheidung auf Fehlerquellen genug. Der 15 spezifische Erreger ist nämlich im flüssigen wie auf den festen Nähr- böden von einer Reihe kleiner, unscheinbarer Bakterienformen begleitet, welche ihm ziemlich ähnlich sind und sich hartnäckig halten, trotz- dem sie kein rechtes W^achstum zeigen und keine rechten Kolonien bilden. So fällt es unter Umständen schwer, ihre Keime bei der 2oAbimpfung zu vermeiden, und noch schwerer, sie zwischen den Zellen des gesuchten Erregers mikroskopisch zu entdecken. Solange man mit rein anorganischen Nährböden arbeitet, sind sie nicht sehr störend. Sobald man aber organische Nährstoffe in die Unterlage einführt, bekommt man sofort Zuchten, welche alles mögliche, nur keinen Nitritbildner 25 enthalten , jedoch von einigen Autoren gerade als diesem angehörig schon angesehen worden sind. Dasselbe gilt auch für den Nitrat- bildner, und es bezieht sich unsere Bemerkung auch auf diesen.^) Zur Züchtung des N i t r i t b i 1 d n e r s auf festem Nährboden eignen sich noch: 1. Agar nach Beijekinck's (1) Vorschrift. 2. Magnesia- 30 gipsplatten und 3. Papierscheiben nach Omelianski. Zur Bereitung von Agar läßt man die Gallerte, nach Lösung in destilliertem Wasser und Filtrieren, in einer Schicht unter Wasser während etwa zwei Wochen faulen. Das überstehende Wasser trübt sich dabei und läßt einen fauligen Geruch ei-kennen; man ersetzt es einige Male 35 durch frisches. Nach Ablauf zweier AVochen ist der Agar so weit ge- reinigt, daß er für die Züchtung verwendet werden kann. Der Gallerte werden dann 0,2 Proz. NH^NaHPO^ -1- 4 H.^O zugesetzt, dann 0,05 Proz. Kaliumchlorid und Kreide, so daß die Platten ein milchiges Aussehen erhalten. Die Anwendung des Doppelsalzes Ammoniumnatriumphosphat 40 ist durch den Umstand bedingt, daß dieses Salz nach Beijerikck nicht auf Agar unter Bildung löslicher Produkte einwirkt. Doch entwickelt sich auf dieser Unterlage der Nitritbildner viel schwächer als auf Kiesel- säuregallerte; bis bemeikbare Kolonien entstehen, sind etwa drei Wochen bis ein Monat erforderlich. Auch ist dieser Nährboden für fremde 45 ^) Auf diese Weise ist der „auf Gelatiue gedeihende nitratbildende Bazillus" von Stutzer zustande gekoniiuen, von dem ich (9) zeigte, daß er ein Gemenge vou vier Arten vorstellte. Das hinderte jedoch Stutzer und Hartleb nicht, sich weiter in dieses Gebiet hineinzuwagen, worauf sie zu ihrer Theorie des Salpeterpilzes gelangten. Dieser Aufsehen erregende Versuch, die längst verklungenen ausschweifenden pleomor- 50 phistischen Anschauungen wieder aufleben zu lassen, machte eine sofortige Nach- prüfung notwendig, die gleichzeitig von Gärtner (1) und von Fraenkel (1) ausgeführt wurde und zu dem Ergebnis führte, daß die Autoren des Salpeterpilzes nun bis zu einem Dutzend voneinander wohl verschiedener Arten zusammengeworfen haben. So folgenschwer hat schon eine mißlungene Isolierung des Nitritbildners gewirkt! — 159 — Organismen günstiger als die Kieselsäuregallerte. Die Kolonien des spezifischen Organismus lassen hier keine charakteristischen Merkmale erkennen. Sehr guten Erfolg lassen dagegen die Magnesiagipsplatten von Omelianski (3) erzielen. Man verfährt auf folgende Weise. Es wird 5 ein vollkommen gleichmäßiges Gemenge von Gips und kohlensaurer Magnesia (von letzterer ca. 1 Proz.) bereitet, worauf man Wasser unter Umrühren bis zur Dicklichkeit von saurem Rahm zusetzt und die ]\Iasse anf eine horizontale Spiegelglasplatte ausgießt. Sobald sie teigig ge- worden ist, sticht man aus ihr runde Scheiben (für Petrischalen) aus, 10 oder schneidet Streifen (für Reagensgläser). Im ersteren Falle dient eine Petrischale von etwas kleinerem Durchmesser als die für die Züch- tung zu gebrauchende als Form. Die Platten kommen in die Schale mit der glatten Oberfläche nach oben zu liegen; in die Schale wird dann so viel von der mineralischen Nährlösung gegossen, daß ihr Stand 15 die halbe Dicke der Platte erreicht. Man sterilisiert bei 120 " und gießt nachher wieder etwas vorrätige sterilisierte Lösung nach, da die ur- sprünglich zugesetzte nun aufgesogen zu sein pflegt. Dann trägt man einen Tropfen flüssiger Zucht auf und breitet ihn auf der Oberfläche in der Form von irgend einer Figur aus. Man prüft in der Folge die 20 Reaktion in gewöhnlicher Weise, und wenn die Ammoniakreaktion ver- schwunden ist, so saugt man die an Nährstolf erschöpfte Flüssigkeit mit sterilisierter Pipette ab und ersetzt sie durch frische. Die Nitritreaktion tritt gew^öhnlich schon am 4.— 5. Tage auf, und um dieselbe Zeit werden die ersten Kolonien als kleinste Pünktchen von gelblicher Farbe sieht- 25 bar. Weiterhin nehmen die Kolonien eine gelblichbraune Färbung an und erscheinen dann als feste Wärzchen, w^elche wahrscheinlich den dunklen Kolonien auf Kieselsäuregallerte entsprechen. Noch später um- geben sich diese Wärzchen mit einem mehr oder weniger breiten, hell- gelben Hofe. Wenn man immer neue Ammongaben zusetzt, so können 30 die Kolonien nach ein paar W^ochen einen Durchmesser von 0,5 mm und darüber erreichen, was für diesen Mikroben eine auf anderem Nähr- boden kaum erreichbare Größe ist. Da die Methode zuverlässig und bequem ist. wird sie wohl berufen sein, eine weite Verbreitung für die Züchtung und Isolierung des Nitritbildners zu finden. In ganz analoger 35 Weise kann man auch längliche Stücke der gleichen Unterlage für die Züchtuijg in Reagensgläsern verwenden. Endlich hat Omelianski (4) den Nitritbildner auch auf mit der Ammonlösung getränkten Papier Scheiben bzw. Streifen, mit Erfolg entwickeln können. Für die Plattenzucht verfertigt man ein dickes, 40 fest zusammengenähtes Päckchen von Filtrierpapierscheiben, das man in eine Petrischale bringt, nachdem man vorher auf den Boden etwas Magnesia geschüttet hat, und gießt so viel der üblichen Nährlösung zu. daß diese nur bis zu halber Höhe des Päckchens reicht. Dann wird sterilisiert und in Strichen geimpft. Zur Züchtung in Reagensgläser« gießt man einige Kubikcentimeter Ammonlösung mit etwas ^Magnesia in ein weites Reagensglas und tut einen breiteren Papierstreifen hinein, der mit dem unteren Ende in die Flüssigkeit eintaucht und weiter hinauf an die Röhrchenwand angeschmiegt wird. Nach 10—15 Tagen nimmt man die Kolonien als kleine gelbliche Pünktchen wahr, w^elcheso allmählich bräunlich werden. Die Prüfung auf Nitiit und auf x\mmon und die Zusätze von diesem letzteren geschehen in gewöhnlicher Weise. — 160 § 41. Beschreibung von Nitritbildnern yerschiedener Herkunft. Wir g-elien jetzt zur Beschreibung- anderer Arten oder Ab- arten von Nitritbildnern über, die wir in Erden verschiedener Herkunft aufgefunden haben. Einige von ihnen haben wir nur gelegent- 5 lieh beobachtet, andere dagegen wiederholt isoliert und läng-ere Zeit weiterg-ezüchtet. Doch sind unsere Kenntnisse über diese Gruppe von Mikroben im allg-emeinen noch sehr unvollständig: bis auf den Augen- blick haben meine ersten Beobachtungen (5, 8) darüber noch von keiner Seite Bestätigung oder Erweiterung gefunden. 10 Wie wir bereits erwähnt haben, sind die Nitritbildner, die wir in der Schweiz und in Frankreich gefunden haben, sicher identisch. Es schien der N i t r i t b i 1 d n e r aus Gennevilliers {Fig. 2 auf Taf. III), den bekannten Berieselungsfeldern bei Paris, besonders energisch zu arbeiten und immer besonders reichlich Monaden zu bilden. 15 Der Nitritbildner aus dem Petersburger Boden (Fig. 2 auf Taf. IV) unterscheidet sich von dem westeuropäischen deutlich. Er ist ein echter Kokkus von etwa 1 f^i im Durchmesser, der manchmal dichtere Zooglöen bildet, manchmal frei wächst. Doch gelang es uns noch nie, Schwärmzustände zu beobachten. Eine ständige Eigentümlich- 2okeit des Aufbaues seiner Zellen ist ein central gelegenes, kernähnliches Körperchen, das fast bei jeder Art Färbung, besonders deutlich durch Methylenblau, sichtbar wird. Aus anderen europäischen Erden haben wir nur eine Abart aus einem Bodenmuster aus Kasan (Rußland) längere Zeit in Zucht gehabt. 25 Der Gestalt nach ist (Fig. 3 auf Taf. V) sie der westeuropäischen Art ganz ähnlich und bildet längliche Zellchen, welche jedoch immer um etwa ein Drittel kleiner sind als jene. Zooglöen- und Monaden- bildung haben wir auch bei dieser Form beobachtet. Aus überseeischen Erdmustern ist uns der Nitrit- aobildner aus Buitenzorg auf Java besser bekannt. (Vgl. Fig. 1 auf Taf. IV, Fig. 1 und 2 auf Taf. V.) Es ist ein ganz kleiner Kokkus von etwa nur 0,5—0,6 /< im Durchmesser, der auch in Zooglöen und Mo- naden wächst. Die Zooglöen haben ein ungewöhnlich dichtes Gefüge, so daß man die einzelnen Zellchen kaum unterscheiden kann. Ueber- sahaupt findet man freie Zellen nur im Schwärmzustande, und auch dann sind sie meistens paarweise verbunden. Nicht selten triift man auch kleine schwärmende Kolonien aus 8 — 4 Individuen bestehend. Die Schwärmer zeichnen sich durch eine ungewöhnlich (bis zu 30;») lange Geißel aus {Fig. 1 auf Taf. V). Dennoch ist die Bewegung eher eine 40 träge und schwebende, etwa nach der Art der Schmetterlinge. Sobald die Schw^ärmer zur Ruhe kommen, wachsen sie zu kleinen, unregel- mäßig eckigen Kolonien heran, wie man sie auf Fig. 1 der Taf. IV ab- gebildet sieht. Diese können dann zu größeren, runden Zooglöen heran- w^achsen, die sich beim Uebergange in den Schwärmzustand wieder 45 in kleine Gruppen bzw. in einzelne Zellen auflösen. {Fig. 2 -diif Taf. V.) Auf Kieselsäuregallerte bildet diese Art auch dichte, den dunklen Kolonien der europäischen Art entsi)rechende Kolonien, die hier heller gelbhch- braun gefärbt sind und bei 100-facher Vergrößerung ganz homogen aussehen. Sie gehen auch in lockere helle Kolonien über, welche 50 durch eckige Auswüchse sich auszeichnen. In einer Erde aus Tokio (Japan) haben wir denselben Organis- LAFAR, Handbuch d. Techn. Mykologie, Bd. III, Kap. 5. Taf. IV. Erklärung der Abbildungen. Fig. 1. Nltrithildner aus Java. Junge anwachsende Zooglöen aus dem Boden- satze einer Kultur in gewöhnlicher Nähr- lösung. Deckglaspräparat. Färbung mit Malachitgrün und Gentiana. Vergr. 1000. Fig. 2. Nitritbildner aus Petersburg. Deckglaspräparat aus dem Bodensätze einer Kultur in gewöhnlicher Nährlösung. Fär- bung mit Methylenblau. Vergr. 1000. Fig. .9. Nitritbihhier aus Zürich. „Helle Kolonien" auf Kieselsäuregallerte. Nach dem Leben Photographien. Vergr. 500. Fig. 4. Nitritbildner ai(S Zürich. Kultur auf Kieselsäuregallerte. „Dunkle Kolonien". Nach dem Leben photographiert. Verer. 100. Fig. 5. Nitrithildner aus Zürich. Kultur auf Kieselsäuregallerte. Oberfläch- lich gelegene „dunkle Kolonien". Vergr. 100. Fig. (>. Nitrithildner aus Zürich. Bodensatz einer flüssigen Kultur mit vor- herrschender Zooglöa-Bildung. In schwacher Jodlösung photographiert. Vergr. 125. LA FAN. UmHJhnrli d. Tcchii. MykolrKjii'. Il> y» <5*^ 8 i- 6' Crayondruck von J. H. Obernetter, München. Verlag von Gvsfar FisrJier in 'frna. LÄFAB, Handbuch d. Techn. MyTiologie, Bd. III, Kap. 5. Taf. V. Erklärung der Abbildungen. Fig. 1. Nitritbildfier aus Java. Schwärmer. Deckglaspräparat ans einer flüssigen Knltnr. LoEFFLER'sche Geißelfär- hxmg. Vergr. 1000. Fig. 2. Nitritbildner aus Java. Zooglöa im Zustande der Zerstreuung. Aus dem Bodensatze einer flüssigen Kultur. Färbung mit Fuchsin. Vergr. 1000. Fig. 3. Xitritbildner aus Kasan. Deckglaspräparat aus dem Bodensatze einer flüssigen Kultur. Färbung mit Anilin- wasserfuchsin. Vergr. 1000. Fig. 4. Nitritbildner aus Quito. Deckglaspräparat aus einer Kolonie auf Kieselsäuregallerte. Färbung mit Gentiana. Vergr. 1000. Fig. 5. Nitratbildner aus Petersburg. Deckglaspräparat aus einer Kultur auf Nitritagar. Färbung mit Karbolfuchsin. Vergr. 1000. Fig. 6. Nitratbildner aus Quito. Deckglaspräparat aus dem den Boden des Gefäßes auskleidenden Häutchen in einer flüssigen Kultur. Färbung mit Malachit- grün, Gentiana und Fuchsin. Vergr. KXX). LAFAE, Handbuch d. Techv. M/ihologie. Bd. TIT. Kap. ö. Tnf. V « « • • • • • « • . • *• ('rnvoiKlrnck von J. U. Obeinetter, Miiiichen. Verlag con Gustav Fischer in Jena, — 161 — mus nicht wiedergefunden. Hier glich der Nitritbildner ziemlich der westeuropäischen Art, nur war er etwas kleiner. Die Bildung charakte- ristischer Zooglöen haben wir mehrmals festgestellt; Schwärmzustände dagegen kamen uns nicht zu Gesicht. In vier p]rdproben aus Nordafrika (Algier, Tunis) haben 5 wir eine dem westeuropäischen Nitritbildner ähnliche Art vorgefunden. Doch waren die Zellchen etwas kleiner, und Zooglöen waren die ent- schieden vorherrschende Wachstumsform, und zwar in einem Maße, wie man es kaum je in Zuchten europäischer Arten findet. Lange Zeit war alle Bemühung, Schwärmer anzutreffen, umsonst; doch schließlich g-elang 10 es in einer Zucht aus Tunis solche, wenn auch in spärlicher Menge so doch mit Sicherheit, zu beobachten. Einen von dem oben angeführten morphologisch deutlich ver- schiedenen Nitritbildner habe ich in einer südamerikanischen Erde (aus Quito) gefunden und durch ungefähr ein Jahr fortgezüchtet. 15 Es waren große, 1,5—1,7 i-i im Durchmesser haltende Kokken (vgl. Fig. 4 auf Taf. V), welche immer als freie Zellen wuchsen und nie Zooglöen bildeten. Ob sie in den Schwärmzustand übergehen können, vermag ich nicht mit Sicherheit anzugeben. Manchmal merkte man in den Zuchten eine deutliche Trübung, worauf die mikroskopische 20 Untersuchung in der Flüssigkeit verteilte Zellen aufwies; Schwärm- zustände sind demnach sehr wahrscheinlich, doch möglicherweise ver- hältnismäßig schnell wieder vorübergehend. Auf Kieselsäuregallerte bildet diese Art schöne und verhältnismäßig große Kolonien, die aber alle ein gleichartiges Aussehen haben und wie Tröpfchen einer trüben 25 gelblichen Flüssigkeit aussehen. Bei 100-facher Vergrößerung weisen sie ein scharfkörniges Gefüge auf, weil die großen Kokken bei dieser Vergrößerung schon deutlich einzeln zu unterscheiden sind. In einer Erde aus Campinas (Brasilien) habe ich einen ähn- lichen Kokkus gefunden, doch war er noch größer, bis 2 fi messend, so Auch in einer Erde aus Melbourne (Australien) habe ich einen sehr ähnlichen, obgleich etwas kleineren Kokkus angetroffen. Wie man aus dieser gedrängten Uebersicht schließen kann, sind die morphologischen Beobachtungen an der Nitrifikationsflora des Erdbodens noch nicht weit gediehen. Auch kann man derzeit noch keine Vor- 35 Stellung haben, welche Einflüsse die Verteilung dieser verschiedenen Formen des Nitritbildners im Erdboden beherrschen : sind sie nämlich nur als örtliche Varietäten anzusehen, deren Auftreten durch örtliche Ein- flüsse bedingt wird, oder sind sie feste Formen, welche unserem Art- begrift'e entsprechen? Der ersteren Vermutung widerspricht die Er-4o fahrung, daß diese verschiedenen Formen bei einer über mehrere Monate unter gleichen Bedingungen sich erstreckenden Züchtung unverändert bleiben und ihre eigentümlichen Unterscheidungsmerkmale sich bewahren. In letzterem Falle müßte man aber annehmen, daß die örtlichen Be- dingungen der ihnen angepaßten Art ein ausschließliches Vorherrschen 45 in bestimmten Gebieten sichern; denn zwei Formen von Nitritbildnern nebeneinander haben wir noch in keiner der von uns untersuchten Erdproben bemerken können, auch nicht, wie wir gesehen haben, in jenen Fällen, in denen diese Proben aus ein und demselben Kon- tinent stammten. Ob das Meer die Verbreitung eines Nitritbildners 50. begrenzen kann, weiß man noch nicht, denn man verfügt noch nicht über Beobachtungen darüber, ob diese Mikroben im Meerwasser verbreitet und wie lange sie darin lebensfähig sind. LAFAR, Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. III. 11 — 162 — Ueberhaupt sind genaue Beobachtung-en über die Verbreitung' dieser Mikroben in natürlichen Substraten, besonders in Gewässern, sehr spär- lich. Quantitative Beobachtungen fehlen noch vollständig. § 42. Die Eriiäliruiig des Nitritbildners. Die Kohlensäiire- 5 Assimilation. Eine Eigentümlichkeit des Nitritbildners, auf welche, wie wir ge- sehen haben, Bakteriologen gar nicht vorbereitet waren, ist es, Nähr- böden zu meiden, welche gärfähige organische Substanzen enthalten. Schon MuNKO (1) hatte aber bemerkt, daß diese letzteren die Nitrifikation 10 eher schädigen, und schloß daraus, daß den spezifischen Erregern die Spuren von organischen Stoffen, die sich in den natürlichen Gewässern finden, sowohl nach Menge als auch nach Beschaffenheit vollständig ge- nügen. Später hat Heeaeus (1) bei seinen vergeblichen Bemühungen, die Erreger der Nitrifikation reinzuzüchten, die gelegentliche Beobachtung 15 gemacht, daß in einer nitrifizierten mineralischen Nährlösung sich wider Erwarten ziemlich mächtige Bakterienhäute und Flocken gebildet hatten. „Ob und wie dieses Ergebnis'', bemerkt er dazu, „mit der herrschenden Ansicht (der zufolge nur grüne Pflanzen Kohlensäure assimilieren können) in Uebereinstimmung zu bringen sei, mußte vorläufig dahingestellt 20 bleiben."' Da aber dieser Autor keine reineren nitrifizierenden Zuchten in Händen hatte, in welchen ja niemals Häute und Flocken auftreten, so be- zieht sich diese Beobachtung kaum auf die uns interessierenden Orga- nismen und ist höchst wahrscheinlich einfach auf Rechnung einer unge- nügend reinen Salzlösung zu setzen. 25 Seitdem ich den Nitritbildner kennen gelernt hatte, war ich über seine reichliche Vermehrung in rein mineralischen Lösungen erstaunt. Wenn ich das Flußwasser in der Zuchtflüssigkeit durch destilliertes er- setzte, merkte ich (1) in der Entwicklung des Mikroben gar keinen Unter- schied. Um über den Einwand, ob nicht vielleicht doch Spuren von 30 organischen Stoffen ihm das Leben möglich machten, ins Reine zu kommen, traf ich (2) folgende Maßnahmen, um absolut reine Lösungen zu bereiten: erstens, wui-den die Kolben, wie alle Gefäße, welche zur Be- reitung der Lösung dienten, mit kochender, mit Kaliumpermanganat oder Bichromat versetzter Schwefelsäure gereinigt. Das destillierte Wasser, 35 welches man für die Spülung oder für die Bereitung der Lösungen ge- brauchte, war zweimal überdestilliert, das zweite Mal mit Zusatz von Schwefelsäure und Permanganat, und zwar in einem ganz aus Glas be- stehenden Apparat. Was die Salze betrifft, so wurden das Magnesium- sulfat und das Kaliumphosphat zuvor ausgeglüht, ebenso die Kreide, die 40 man für diese Versuclie gebrauchte, worauf man sie wieder mit Kohlen- säure übersättigte und diese Kreidemilch in verstO])ften Gefäßen vorrätig hielt. Endlich, um eine absolut reine Ammoniumsulfatlösung zu haben, zersetzte man das mehrmals umkristallisierte, reine Salz mit Natronlauge und ließ die Ammoniakdämpfe in verdünnte Schwefelsäure überdestillieren. 45 Die Säure ließ man zuerst im konzentrierten Zustande kochen und erst dann verdünnte man sie mit dem zehnfachen Volumen AVasser. Statt Watte gebrauchte man für die so eingerichteten Zuchten dicht schließende Pfropfen von ausgeglühtem Asbest. Unter diesen Bedingungen vermehrte man den Nitritbildner durch mehr als vier Monate hindurch, wobei man 50 bis zu zehn Ueberimpfungeii vornahm. Die ganze Zeit hindurch ging — 163 — die Entwicklung- wie auch die Oxydation sowohl im Lichte als auch in vollständiger Dunkelheit in bester Weise vor sich, was wohl zu dem Schlüsse berechtigte, daß der Nitritbildner normal wachsen und kräftig-e Wirkung in einem Nährboden ausüben kann, welcher keine Spur von org-anischer Substanz ent- 5 hält. Daraus folgte aber mit Notwendigkeit der Schluß, daß dieser Organismus die Fähigkeit haben muß, Kohlensäure zu assimilieren und zwar durch einen vom Lichte unabhängigen Prozeß. So logisch dieser Schluß auch schien, so mußte er dennoch, in Anbetracht seiner Wichtig- keit, zahlenmäßig bekräftigt werden. Zu diesem Zwecke bestimmte man 10 den brennbaren Kohlenstoif in nitrifizierter Nährlösung-, die ursprüng- lich nachweislich keinen enthielt; oder wenn man nicht eine einwand- frei reine Lösung g-ebraucht hatte, maclite man gleichzeitig eine ent- sprechende Kontrollbestimmung, um die Korrektion zu ermitteln. Die Verbrennungen waren in diesem Falle viel bequemer auf nassem 15 Wege auszuführen, und so bediente ich mich (2) eines von Wolf, Deue- NEE (1) und Herzfeld (1) ausgearbeiteten Verfahrens, dessen Prinzip darin besteht, die Kohlensäure der Karbonate zuerst durch Erwärmen mit verdünnter Schwefelsäure aus der Substanz auszutreiben, dann erst diese durch Kochen in einem Gemisch von Schwefelsäure und Kalium- 20 bichromat zu verbrennen und die nun ausgeschiedene Kohlensäure in einem Kaliapparat aufzufangen und zu wägen. In betreif Einzelheiten dieses Verfahrens sei auf die citierten Arbeiten verwiesen; siehe auch in Tiemann-Gärtner, AVasser-Untersuchung. Wir erwähnen hier nur, daß wir den von jenen Forschern gebrauchten Apparat hauptsächlich in 25 dem Sinne etwas abänderten, daß wir alle Kautschuk-Stöpsel und -Ver- bindungen ausschlössen und mit einem ganz aus Glas hergestellten Apparat arbeiteten. Dann wurde eine Reihe von Versuchen gemacht, um zu entsclieiden. ob nicht der Reichtum der Zuchten an Nitriten das Resultat fälschen könnte. Es hat sich aber gezeigt, daß diese Fehler- 30 quelle überhaupt wenig zu befürchten ist, insbesondere wenn man ein besonderes, mit Phenol-Schwefelsäure beschicktes Waschgefäß einschaltet. Kontrollverbrennungen mit Zucker und Cholesterin haben gezeigt, daß dieses Verfahren gegenüber dem gewöhnlichen elementar-analytischen um ca. 1,5 — 2 Proz. zu niedrige Befunde liefert. ■ 33 Um die chemische Analyse einer Zucht auszuführen, verfuhren wir (2, 3) auf die Weise, daß wir die Flüssigkeit durch ein gut ausgeglühtes Asbestbäuschchen filtrierten und dieses in den Kolben des Verbrennungs- apparates einbrachten. Zur Bestimmung- des Kohlenstoffes in der ab- filtrierten trüben Flüssigkeit verwendeten wir gewöhnlich die Hälfte 40 derselben, indem wir sie bis auf ein Volumen von 10 — 15 ccm ein- dampften. Die Ergebnisse aller dieser Analysen mit allen zugehörigen Bestimmungen haben wir auf S. 164 zusammengestellt. Wie man aus der Tabelle ersieht, geht in den Zuchten zugleich mit der Nitrifikation ein Prozeß der Anhäufung des organisch 45 gebundenen Kohlenstoffes vor sich, welcher nicht ganz un- bedeutende Werte erreicht. Weil dieser Kohlenstoff in den Zuchten keine andere Quelle als die Kohlensäure, und weil der Prozeß selbst keine andere Ursache als die Tätigkeit des nitrifizierenden Organismus haben kann, so blieb nichts übrig, als diesem die Fähigkeit, Kohlen -50 säure zu assimilieren, zuzuschreiben. Dabei blieb es vorder- hand noch unentschieden, in welcher Form sich die Kohlensäure am 11* 164 — Durch die Verbrennung erhaltene Kohlensäure in Milligrammen daraus be- rechnet sich ein Reinge- Nr. aus dem Bodensatz aus dem Filtrat zusammen davon abzuziehende Korrektion Reinertrag winn an brennbarem Kohlenstoff von mg 1 30,0 13,6 43,6 6,0 37,6 10,2 2 24,0 8,0 32,0 6,0 26,0 7,1 3 14,5 9,0 23,5 6,0 17,5 4,8 4 10,0 7,0 17,0 17,0 4,6 o 59,5 26,0 85,5 13,1 72,4 19,7 6 49.6 16,0 65,6 9,8 55,8 15.2 7 87,0 26,0 113,0 16,0 97,0 26,4 8 70,8 21,2 92,0 10.0 82,0 22,4 Nr. 5 Nr. 6 Nr. 7 Nr. 8 722,0 mg 506,1 mg 928,3 mg 815,4 mg 19,7 .. 15,2 „ 26,4 .. 22,4 „ 36,6 33,3 35.2 36,4 besten als Nährstoff eignet, ob nämlich die Zellen sie in gebundenem oder in halbgebundenem oder in freiem Zustande aufnehmen und zer- legen, da ja die Kohlensäure in den nitrifizierenden Nährlösungen in allen diesen drei Zuständen vorhanden war. 5 Weil die Ammoniakoxydation die einzige chemische Energiequelle ist. welche der Nitritbildner benutzen kann, so war es von vornherein klar, daß der Ertrag der Assimilation der Menge des oxydierten Stickstoffes ent- sprechen muß. In der Tat, es hat sich gezeigt, daß zwischen den Werten des assimilierten Kohlenstoffes und denen des looxydierten Stickstoffes ein annähernd unveränderliches Verhältnis besteht. In der unten stehenden Tabelle führen wir die betreffenden Zahlen für vier Zuchten an, in welchen wir zugleich mit dem Kohlenstoff auch eine vollständige Bestimmung des oxydierten Stickstoffes ausgeführt haben: 15 Oxydierter Stickstoff Assimilierter Kohleustoff Verhältnis (N : C) Wie man sieht, entsprechen einem Teile assimilierten 2oKohlenstoffes nicht weniger als im Mittel 35,4 Teile oxy- dierten Stickstoffes oder 96 Teile salpetriger Säure. Diese Tatsache gibt eine physiologisch gut begründete Erklärung des im Ver- gleiche zum Verhalten anderer Bakterien ungemein langsamen Wachs- tums und der Kärglichkeit der Neubildung organischer Substanz von 25 Seiten des Nitritbildners, durch welche er sich in hervorstechender Weise von anderen „Saprophyten" auszeichnet. Gegen dieses wächtige Ergebnis, daß der Nitritbildner, als farb- loser Organismus und ohne Mitwirkung des Lichtes, Kohlensäure assi- milieren kann, hat Elfvinct (1) den Einwand erhoben, daß die Zuchten, 30 weil sie durch keine besonderen Maßnahmen vor der Einwirkung der Luft geschützt wurden, imstande waren, Spuren von flüchtigen orga- nischen Substanzen aufzunehmen, die ja in der Laboratoriumsluft selten fehlen. Dui'ch einen Versuch mit einem Schimmelpilz bewies er in der Tat, daß dies auch tatsächlich geschieht ; doch lassen seine Zahlen auch 35 keinen Zweifel darüber, daß diese Quelle zu keiner irgendwie bedeuten- den Anhäufung von Kohlenstoff in den Zuchten führen kann. Trotzdem — 165 — daß er mit einem Schimmelpilz arbeitete, der ja T.ufthyplien aussendet und auf diese Weise eingerichtet ist, etwaige flüchtige .Substanzen aus der Luft aufzunehmen, fand er in sieben Zuchten nach fünfmonatlichem Stehen zusammen so viel Kohlenstoff, als man in einer Nitritzucht nach etwa der halben Frist findet. Dabei ist noch zu bedenken, daß die 5 Aufnahmstähig-keit der Zuchten für flüchtig-e Substanzen, weil die Zellen des Nitritbildners sich unter Wasser befinden, keine merklich höhere als die der Kontrollkolben sein kann, welche ja die von den erhaltenen Analysen-Befunden abzuziehenden Korrektionen angeben. Da schließlich der Kohlenstoffgewinn nicht von der Zeit der Führung der Zuchten, sondern 10 ausschließlich von der Menge des oxydierten Stickstofies abhängt, so war Elfving's Einwand, soweit er sich auf den Nitritbildner bezog, als hinfällig zu erachten. Wir verdanken Godlewski (1) eine erneute experimentelle Prüfung der ganzen Frage. Dieser Forscher arbeitete mit dem Nitritbildner, 15 welchen er nach unserer Vorschrift züchtete, jedoch hielt er angesichts der ELFviNG'schen Angaben seine Zuchten unter drei Glocken, die mittelst konzentrierter Schwefelsäure, bzw. übermangansauren Kali bzw. Kalilauge gegen die Außenluft gesichert waren. Ueberall ging die Nitritation gut mit Ausnahme jener Zuchten, die durch Kalilauge abgesperrt waren, 20 woraus Godlewski schloß, daß 1. es unwahrscheinlich sei, daß die in rein mineralischer Lösung sich entwickelnden Nitromonaden ihren Kohlen- stoff aus flüchtigen organischen Verbindungen beziehen ; denn sonst müßte die die Glocken absperrende Schwefelsäure, bzw. das übermangansaure Kali, ihre Entwicklung und also die Nitrifikation unterdrücken; 2. daß 25 es für den betrefienden Organismus auch unmöglich ist, den Kohlenstoff unmittelbar der basisch-kohlensauren Magnesia zu entnehmen, denn sonst könnte nicht die Kalilauge als Absperrflüssigkeit die Nitrifikation be- einträchtigen; 3. daß die Nitromonaden höchstwahrscheinlich den Kohlen- stoff aus freier Kohlensäure oder aus der Kohlensäure der doppelt 30 kohlensauren Salze schöpfen. Weitere zwei Reihen von Versuchen lieferten Godlewski wesentlich die gleichen Ergebnisse. Zu diesen Versuchen benutzte er verschlossene, mit Quecksilber gedichtete und mit Barometerröhren versehene Kolben, welche je 100 ccm der mit dem Nitritbildner beimpften Nährlösung enthielten. An den Barometerröhren 35 konnte man die Sauerstoffabsorption in den Kolben, mithin auch den Gang der Nitritation beurteilen, nach deren Beendigung man durch die Analyse eine vollständige Bilanz von Kohlensäure, Sauerstoff" und Stickstoff feststellte. Es hat sich dabei nun gezeigt, daß in den Flaschen, welche besondere Gaben von Kohlensäure erhielten, die Nitritation immer 40 in normaler Weise von statten ging, während von den Flaschen, welche keine Kohlensäure besonders bekommen haben, die eine, welche mit einem gewöhnlichen, mit Quecksilber gedichteten Kork verschlossen war, den Prozeß in normaler Weise zeigte, die andere hingegen, welche statt des Korkes einen Glashelm trug, keine Nitritation erkennen ließ. Nach 45 GoDLEw^sKi's Deutung trägt gerade der Kork, der durch Oxydation etwas Kohlensäure abgegeben haben sollte, die Schuld an der „unerwarteten Erscheinung, daß die Nitrifikation nicht nur in dem kohlensäurehaltigen Gefäß, sondern auch in dem stattfand, zu welchem man keine Kohlen- säure zugeführt hatte", worin man diesem Autor kaum zustimmen kann. 00 Da freie Kohlensäure ja bei dem Nitritationsprozeß unaufhörlich ent- steht, so müssen ganz unbedeutende Spuren davon genügen, um die wenigen eingeimpften Zellchen zu ernähren, was ihnen dann erlauben — 166 — wird, den Prozeß in Gang zu setzen. Wenn er aber einmal fortschreitet. 80 wird freie bzw. halbgebundene Kohlensäure ja immer im Ueberschusse zur Verfüg-ung- stehen. In der Tat haben einige Versuche in meinem Laboratorium gezeigt, daß einerseits es nicht nötig ist, größere Mengen 5 von Kohlensäure den Zuchten zuzuführen, daß geringste Spuren davon genügen, um eine Zucht in Entwicklung zu bringen; andererseits kann auch der Prozeß normal sich abspielen, wenn man die Zuchten in kohlen- säurefreier Atmosphäre hält, nur muß man sie sehr reichlich beimpfen, bzw. frisch beimpfte Kulturen einige Tage (bis 5) frei an der Luft 10 stehen lassen und dann erst unter eine Glocke mit Kalilauge stellen. In diesem Falle kann das Entziehen der Kohlensäure oifenbar darum das Wachstum nicht zum Stillstande bringen, weil in der Lösung immer neue Mengen von Kohlensäure in dem Maße entstehen, als sie dem Nährboden entführt werden. 15 Wie dem auch sei, ist es jedenfalls das Verdienst GoDLEwsKrs, nachgewiesen zu haben, das keine Entwicklung des Nitritbildners und mithin keine Nitritation ohne freie bzw. halbgebundene Kohlensäure möglich ist, und dieses Ergebnis ist in meinem Laboratorium durch Hun- derte von Züchtungs versuchen bestätigt worden. Daß diese Kohlensäure 20 als Kohlenstoffquelle für die Ernährung des Nitritbildners dient, ist schon oben zahlenmäßig- bewiesen worden. § 43. Der Einfluß verscliiedeuer organischer und anorganischer Substanzen auf die Nitritation. Daß die Kohlensäure die einzige Kohlensto f f q u e 1 1 e v o r - 25 st eilt, die benutzt werden kann, ist auch sehr wahrscheinlich. We- nigstens haben Versuche, diese Säure durch organische Nährstoffe zu ersetzen, ein vollständig negatives Ergebnis gehabt. Gibt man den Zuchten neutrale Karbonate und kleine Mengen (0,02 Proz.) von Glucose, Pepton oder Glycerin, hält sie aber strenge kohlensäurefrei, so kommt 30 niemals eine Entwicklung oder eine Nitritation zustande. Freilich sind in dieser Richtung noch nicht genug Versuche angestellt, doch sprechen sehr zugunsten des Schlusses, daß der Nitritbildner nur Kohlensäure als KohlenstolFnahriing annimmt, die Beobachtungen von mir und Ome- LiANSKi (1), welche gezeigt haben, daß organische Substanzen gar 35 keine günstige Wirkung auf die Nitritation in Eeinzucht ausüben. Und nicht nur das, sondern es wird durch die An- wesenheitgerade der besten der,,organischenNährsto f f e" die Entwicklung des Nitritbildners schon bei geringen Konzentrationen gehemmt, bzw. gänzlich aufgehoben. 40 Da dieses in Heinkultur geschieht, so kann diese Wirkung nicht durch die Konkurrenz, bzw. durch die schädlichen Stoffwechselprodukte von fremden Bakterien, erklärt werden, sondern es bleibt folgerichtig nichts anderes übrig als diese, sonst als gute Nährstoffe bewerteten Substanzen vom Standpunkte der Nitrifikationsmikrobiologie zur Gruppe 45 der antiseptischen, oder besser gesagt nitrifikationswidrigen Stoffe zu zählen. Besonders bemerkenswert ist die \\'irkung von Glucose und von Pepton: so wird die Nitritation schon durch einen Gehalt von 0,025 Proz. dieser Stoffe um 10 Tage verzögert, durch 0,05 Proz. um ca. 15, durch 0,1 Proz. um ca. 30 Tage: durch 0,2 Proz. schließlich 50 wird der Prozeß gfänzlich unterdrückt. Wie man sieht, ist die uitri- Glucose 0.025 Pepton 0,025 Asparagin 0.05 Glycerin /0,2 Harnstoff >0,2 Essigsaures Xatrium 0.5 Butters. Natrium 0,5 Fleischbouillon 10 — 167 — fikationswidrig-e "Wirkung dieser Körper höher als der entwicklungs- liemniende Wert mehrerer anerkannter Antiseptika, wie Phenol, Kresol, Kesorcin. Salic.ylsäure und andere. Die unten folgende Tabelle gibt die Zusammenstellung unserer A^ersuche über den Einfluß organischer Substanzen auf den Nitritbildner wieder; die Zahlen der ersten a Reihe sind, in Prozenten ausgedrückt, die schwächsten Gaben, welche schon eine merklich hemmende Wirkung ausüben, die der zweiten geben die Konzentration an. welche die Nitrit ation ganz verhindern. Das Zeichen bedeutet ..mehr'* als die darauf folgende Zahl, jedoch wahr- scheinlich nicht weit davon entfernt. lo 0,2 0.2 0,3 ? 15 yl,5 >1.5 20—40. Betrachtet man diese Zahlen, so ist man berechtigt das folgende Gesetz daraus zu folgern: je komplizierter, zersetzbarer und 20 für die Mehrzahl der Mikroben assimilierbarer das a\rolekül einer organischen Substanz ist, desto größer ist deren nitrifikations widriger Einfluß. Dieser Satz wird noch weiter unten in den Versuchen mit dem Nitratbildner seine Be- stätigung finden. 25 Ueber die Wirkung verschiedener anorganischer Sub- stanzen auf die Nitritation, bzw. auf die mit dieser unzertrenn- liche Entwicklung ihrer Erreger, haben Boullangee und Massol (1) eine Reihe von Beobachtungen angestellt, welche wir kurz anführen werden. Unter diesen Stoffen sind natürlich diejenigen, welche das so ]\raterial für die Ernährung und für die Nitrifikation liefern, wie auch jene anderen, welche die Produkte des Prozesses sind, die wichtigsten; also einerseits Ammonsalze. andererseits Nitrite und Nitrate. Die günstigste Konzentration des gebräuchlichsten Ammousalzes, des Am- moniumsulfates, liegt, wie wir schon oben erwähnt haben, ungefähr bei 35 2 — 2,5 g pro Liter. Eine Versuchsreihe, in welcher die genannten zwei Forscher immer steigende Konzentrationen dieses Salzes angewendet haben, hat nun folgendes Ergebnis geliefert. Alle Zuchten, welche mehr als 6 g pro Liter enthielten, waren nach zwei Monaten noch nicht fertig nitritiert ; darunter enthielten noch reichlich Nitrite die Zuchten mit w 30 g Ammoniumsulfat pro Liter in einem Falle, mit 50 g pro Liter in einem anderen, darüber hinaus aber keine mehr. Bei 6 Promille wird also der Prozeß merklich gehemmt, doch verläuft selbst bei 30—50 g pro Liter die Nitritation noch langsam. Was die Wirkung der ge- bildeten Nitrite betrifl't, so ist sie verschieden, je nachdem es sich 45 um Alkalinitrite oder um Nitrite der alkalischen Erden handelt. So wird die Nitritation bei einem Gehalte von 8 — 10 g Magnesiumnitrit pro Liter verlangsamt und bei einem Gehalte von 13—15 g pro Liter ganz sistiert. Calciumnitrit schien eine etwas stärker hemmende Wir- kung zu haben als Magnesiumnitrit. Empfindlicher gegen beide zeigte 50 sich der Prozeß, wenn Nitrite von Anfang an. schon bei der Impfung, — 168 - zugleich mit Ammonsalz in der Lösung zugegen waren : dann war schon bei Konzentrationen von 1 — 10 g pro Liter eine Hemmung von Seiten des Magnesiumnitrites zu bemerken, die mit Calciumnitrit ausgesprochener, mit Kaliumnitrit und mit Natriumnitrit aber sehr stark war. So ge- öuügte schon eine Gabe von 1 Promille, um den Prozeß um 45 Tage bis 3 Monate zu verlängern, während er in den Kontrollkolben in 7 — 10 Tagen vollendet war. Wesentlich dasselbe Ergebnis erhält man mit den entsprechenden Nitraten, wenn sie gleich von Anfang an in der Lösung zugegen sind: so soll Natriumnitrat schon bei 1 Promille die 10 Nitritbildung deutlich hemmen, Kaliumnitrat erst in höherer Gabe, Cal- ciumnitrat und Magnesiumnitrat waren für den Organismus aus Java erst über 10 Promille schädlich, für einen anderen aus den biologischen Kläranlagen dagegen schon bei niederen Konzentrationen. Nach denselben Forschern kann eine N itrit bildung auf 15 K s t e n von sehr verschiedenen A m m o n v e r b i n d u n g e n , selbstverständlich bei Anwesenheit einer kohlensauren Base, statt- finden. So wurden nachfolgend genannte Salze in einer 257 mg Ammoniak pro Liter entsprechenden Konzenti-ation geprüft und mit ihnen positive Resultate erhalten: das Arseniat, Nitrat, Nitrit, Borat, 2oBromid, Karbonat, Chlorid, Fluorid, Hyposulfit, Phosphat, Ammonium- Magnesium-Phosphat, Sulfit und Sulfid. Das Ammoniumarsenit und das Jodid Averden nur in einei- Konzentration von 0,5 — 1 g pro Liter ertragen und oxydiert. Dagegen werden noch 2 Promille Ammonium- borat- und Ammoniumfluorid-Lösungen gut nitrifiziert. Als kohlensaure 25 Base können nach Boullangee und Massol (1) Verbindungen sehr verschiedener Metalle verwendet werden : so sollen die Karbonate von Baryum, Strontium, Zink, Blei, Nickel, Mangan, Kupfer. Eisen, Wismut vom Nitritbildner benutzt und gut vertragen werden. Wenn diese Versuche sicli bestätigen, wird daraus zu schließen sein, daß 30 der Nitritbildner verhältnismäßig geringe Empfindlichkeit gegen sonst entwicklungswidrige anorganische Stoffe, wie Borate, Fluoride, Salze schwerer Metalle usw. an den Tag legt. Boullangee und Massol geben auch an, daß der Nitritbildner gegen organische Säuren wenig empfind- lich ist, wenn man diese ihm in der Form von Ammonsalzen bietet. So 35 werden Ammoniumlactat, -Malat und -Succinat noch in einer Konzen- tration von 10 g pro Liter nitritiert; für das Tartrat. Acetat, Formiat, LTrat ist 6 g pro Liter die Grenzkonzentration. Das Ergebnis stimmt mit unseren Befunden gut überein, da es nicht weniger als 5 Promille von essigsaurem und buttersaurem Natrium bedurfte, um den Prozeß zu 40 verlangsamen, und 15 Promille um ihn ganz zu unterdrücken. § 44. Das Yerhalten des NitritMldners den Stickstoffverbiuduiigeii gegenüber. Ueber die Stickstoffernährung des Nitritbildners wissen wir nicht mehr als das Eine, daß er den zu seinem W^achstum notwendigen Stick- 45 Stoff aus dem Ammoniak (vielleicht auch aus dem Nitrit) beziehen kann. Was den Oxydationsprozeß betrifft, so haben wir schon oben dessen äußere Bedingungen erörtert. Der feinere Chemismus des Prozesses ist noch dunkel. Namentlich haben die Versuche von Omelianski (6), eine nitritbildende Oxydase zu isolieren, bis jetzt keinen Erfolg 50 srehabt. — 169 — Soviel stellt fest, daß die oxydierende Tätig-keit des Nitrit- bildners sicli einzig und allein auf Ammoniakstickstoff erstreckt. Der Stickstoff der Proteinkörper. der Amide und der Amine wird gar nicht angegriffen, wie auch diese Körper gar keine Anzeichen einer Zersetzung zeigen, wenn man in ihre Lösung eine Eeinzucht des 5 Nitritbildners einbringt. Die gegenteiligen Angaben von Warington. Frankland u. a. finden darin ihre Erklärung, daß diese Forscher keine Reinzuchten besaßen. Außerdem muß man l)ei derartigen Versuchen sich sehr in acht nehmen, daß nicht durch die Einwirkung von Wasser auf Amide, namentlich beim Sterilisieren, geringe Mengen von Ammoniak 10 entstehen, welche dann durch den Nitritbildner oxydiert werden und eine Nitrifikation der angewandten Amide vortäuschen. Es sind also bei diesen Versuchen Harnstoff, Asparagin und andere amidartige Stoffe, wie auch Harn, ausschließlich kalt, durch Filtrieren, zu sterilisieren. Außerdem muß der Harn von Ammonsalzen befreit werden, die er be- 1.) kanntlich immer, auch im frischen Zustande, enthält. Das tut man am besten, indem man zum frischen Harn 1 Proz. Soda zufügt und im Vacuum über Schwefelsäure stehen läßt, bis man keine Reaktion mehr mit Nessler's Reagens erhält. Durch eine Reihe von Versuchen, bei denen diesen Vorsichtsmaßregeln entsprochen und außerdem jedesmal die 20 Reinheit und die Wirksamkeit des Impfmaterials kontrolliert wurde, hat nun Omelianski (1) gefunden, daß Harnstoff, Asparagin (beide 1-proz.), Eiereiweiß (0,1-proz.), Bouillon und Harn (5 zu 100) in einer alkalisch gemachten Nährsalzlösung gar keine Spur von Nitritbildung während Monaten erkennen lassen. Die Lösungen blieben klar und un-2j verändert und enthielten auch zu keiner Zeit Ammoniak. Dasselbe hoffnungslos negative Ergebnis hat man auch bei Anwendung einer nach dem Beispiele von Warington sehr verdünnten Asparaginlösung (0,02 Proz.) bekommen. Nicht einmal Amine, die ja doch dem Ammoniak chemisch so sehr»» verwandt sind, werden durch den Nitritbildner angegriffen. Nach An- gaben von MuNRO (1) und von Demoussy (1) werden Methyl- und Dimethylamin durch die Bodenmikroben unter Bildung von Ammoniak zersetzt, wonach erst Nitrifikation eintritt. Nach Versuchen von Omelianski unterliegen die Chloride des Methyl- und des Dimethylamins in einer 35 Reinzucht des Nitritbildners keiner Nitrifikation. Es wurden Lösungen von 0,5 Promille dieser Stoffe mit der üblichen Menge der gewöhnlichen Nährsalze angewendet; dabei hielt man eine gleiche Kontrollprobe dieser Lösung unbeimpft zugleich mit den beimpften Kolben im Thermo- staten und bestimmte nach 4 Monaten in beiden quantitativ, durch Ab- ^o destillieren und Titrieren, die übriggebliebene Base. Es wai' gar kein Unterschied zwischen den beimpften und den unbeimpften Kolben zu erkennen. Aus allen diesen Versuchen ist zu schließen, daß der N i t r i t b i 1 d n e r sich dem Stickstoff der protein- und ami darf igen Körper 45 gegenüber ganz unwirksam erweist: einer Ammoniak a b - spaltenden Tätigkeit ist er gänzlich unfähig, und er kann auch, wie von vornherein zu erwarten war, keine unmittel- bare Oxydation des organischen Stickstoffes zustande b r i n g- e n. — 170 § 45. Morphologie des Nitratbildners. Dieser Organismus wurde im Jahre 1891 entdeckt und zwar in nitrifizierenden Zuchten, welche mit einer Erdprobe aus Quito beimpft worden waren. Zuerst hat man ihn in Lösungen gezüchtet, welche 5 durch den Xitritbildner fertig nitritiert waren, und dann in einer Natriumnitritlösung mit Zusatz von gewöhnlichen Nährsalzen und etwas Magnesiumkarbonat oder Soda. Makroskopisch ließen die beimpften Lösungen weder Trübung noch Häutchenbildung und überhaupt kaum irgend welche äußere Merkmale einer Entwicklung erkennen. Erst als 10 man eine Zucht durch wiederholte Xitritzusätze bereicherte, gelang es, einen bläulich schimmernden Schleim zu unterscheiden, welcher den Boden und die Wände des Kolbens, soweit die Flüssigkeit reichte, aus- kleidete. Goß man die Flüssigkeit ganz aus, so blieb der Schleim am Glase haften, auch dann, wenn man das Gefäß wiederholt mit Wasser 15 ausspülte. Untersuchte man diesen Schleim mikroskopisch, so fand man, daß er ein dünnes Häutchen darstellte, welches aus einer Schicht winziger, meist spindelförmiger, schwach kontourierter, schwer sich färbender Stäbchen gebildet war. Das war der Nitratbildner aus Quito (Vgl. Fi(j. (> auf Taf. V), welcher dann durch Züchtung auf einer durch 20 Kieselsäuregallerte gelatinierten Nitritlösung isoliert wurde. Später wurden die spezifischen nitratbildenden Organismen aus dem Petersburger Boden {Fig. 5 auf Taf. V) und aus einem deutschen Boden (Northeim a. d. L.) in Nitritnährlösung gezüchtet und mit Hilfe von Nit rit- agar isoliert, welcher bequemer im Gebrauche ist als die Kieselsäure- •25gallerte und als ebenso günstig wie diese sich erwiesen hat. Der Nitritnährlösung gab man folgende Zusammensetzung: Natriumnitrit (Natr. nitros. puriss. Merck) 1-0 g Kaliumphosphat 0,5 g Magnesiumsulfat 0,3 g 30 Soda (wasserfrei) 1?0 g Natriumchlorid 0,5 g Ferrosulfat *^-4 g Dest. Wasser 1 1. Bei der Bereitung von Nitr itagar vermied man einen Ueber- 35 Schuß von Magnesiumsalz und Phosphat, um eine absolut reine, nieder- schlagsfreie Gallerte zu erhalten. Man nahm: Natriumuitrit 2 <>■ Soda (wasserfrei) 1 ^ Kaliumphosphat Messerspitze Agar 15 g Flußwasser 1 1. Beide europäischen Organismen waren weder unter dem Mikroskope noch auch durch das Verhalten ihrer Zuchten von einander zu unter- scheiden. Mikroskopisch glichen sie auch vollständig dem Quito- 45 Bakterium, nur bildeten sie kein schleimiges Häutchen sondern einen pulverigen Bodensatz, der aber so gering war, daß man ihn in diesen, immer einen unbedeutenden mineralischen Niederschlag enthaltenden Zuchten kaum meiken konnte. Das Wachstum der Kolonien auf Nitrit agar ist ein un- — 171 — gemein langsames. Während der ersten Woche sieht man gewöhnlich so gut wie nichts; darum läßt man besser die Platten zehn Tage bis zwei Wochen ruhig stehen und untersucht erst dann bei 150 — 200-facher Vergrößerung. Voi- Al)lauf tlieser Frist kann nur ein geübtes Auge in den kleinen, stark lichtbrechenden Körnchen die jungen Kolonien er- kennen. Nach zwei Wochen haben die tief liegenden Kolonien der weder zu dicht, noch zu dünn besäten Platten das Aussehen von runden, ovalen, eckigen, herz- oder linsenförmigen Körperchen, deren Durchmesser 30— 50 /< beträgt; sie erscheinen glänzend, scharf kontouriert und etwas bräunlich. Bis an die Oberfläche vorgedrungen, verändert die Kolonie lo ihr Aussehen, indem die dichte Masse von dem Umfang nach der Mitte zu sich in einen farblosen, schwächer lichtbrechendeu, sehr zart punk- tierten Schleim verwandelt; in der nunmehr kreisförmigen Masse sieht man einen dichteren Klumpen meistens excentrisch liegen. An den Oberflächenplatten haben die Kolonien von Anfang an das Aussehen von i runden, fast homogenen Tröpfchen, welche nach zwei Wochen einen Durch- messer von 100 — 180 lii erreichen. Es gelingt leicht, Zuchten im R e a g e n s g 1 a s auf dem gleichen Nährboden zu bekommen. 3[an bestreiche die Oberfläche einer schief erstarrten Agarschicht mit einer Platinöse voll fertig nitratierter Lösung 20 und lasse zwei Wochen bei 30" stehen; dann wird sich die bestrichene Fläche deutlich matt zeigen, worauf man bald mit dem bloßen Auge unzählige kleinste Tröpfchen unterscheidet, die aber selbst nach Wochen nicht zu einem einheitlichen Striche zusammenfließen. Wenn man nun aus dieser Zucht frische Röhrchen mit Hilfe einer Platinöse strichweise 25 beimpft, so bekommt man schon nach 8 Tagen regelrechte Strich- zuchten. Der Strich ist schmutzig weißlich und sieht oben fettig trocken aus; am unteren Ende sammelt sich ein verhältnismäßig an- sehnlicher, dünnflüssiger Tropfen. Impft man von diesem Material mit einer Oese in ein Kölbchen mit 30 25 ccm Nitritnährlösung ein, so dauert es nur 3 — 4 Tage, bis die Nitrit- reaktion verschwindet, w^as gewöhnlich bei Impfung mit einem Tropfen flüssiger Zuclit erst nach etwa 10 Tagen und mehr eintritt. Die raschere Oxydation ist hier einfach Folge der Beimpfung mit einer reichlicheren Aussaat, w^as offenbar um so stärker ins Gewicht fallen muß, je lang- 35 sanier die Vermehrung des betreffenden Organismus vor sich geht; und letzteres trifft in hohem Maße für das Nitratbakterium zu. Bei dessen Isolierung mit Hilfe von Nit ritagar platten muß man sich sehr in acht nehmen, den spezifischen Organismus nicht mit anderen, meist unscheinbaren Bodenbakterien zu verwechseln, welche 40 auch auf diesem Nährboden etwas ähnliche Kolonien bilden. Doch zeichnet sich der Nitratbildner von ihnen durch sein langsameres Wachstum aus, so daß man gut tut, die allerkleinste Art von Kolonien für die ersten Abimpfungen zu wählen. Man verfährt in der Weise, daß man 5 — 6 Platten mit sehr verschiedenen Imi)fmengen gleichzeitig anlegt und etwa 45 3 Wochen bei 30" stehen läßt. Nach dieser Frist wird das Verschwinden der Nitritreaktion ein untrügliches Zeichen dafür sein, daß der Nitrat- bildner auf den Platten zur Entwicklung gelangt ist. Dann untersucht man die Platten bei einer etwa 100 — 150-fachen Vergrößerung und wählt charakteristische Kolonien zur Abimpfung aus. Diese letztere 00 nimmt man bei einer 100-fachen Vergrößerung vor. wobei man die Kolonien mit der haarfein ausgezogenen Spitze eines Glasrölirchens aus- sticht und die Spitze in dem zu beimpfenden Kölbchen abbricht. Hat — 172 — man eine größere Anzahl von Kölbchen beimpft, so wird man fast immer in einigen von ihnen den Nitratbildner rein erhalten. Um Gewißheit darüber zu erlangen, beimpft man Bouillon mit einigen Tropfen nitratierter Flüssigkeit; die Bouillon darf sich dadurch in der Folge nicht ver- 5 ändern. Die ganze Arbeit der Abscheidung des Organismus aus dem Boden nimmt nicht weniger als 2 — 3 Monate in Anspruch, da man vor- erst noch einige Ueberimpfungen (2 — 3) in Nitritlösung vornehmen muß, um erst dann an die Züchtung auf Nitritagar zu sclu-eiten. Die mikroskopische Untersuchung kann auch über die Reinheit der 10 Kultur bis zu einem gewissen Grade Aufschluß geben. Der Nitratbildner ist nämlich durch seine schwere, darin an das Verhalten von Sporen erinnernde Färbbarkeit von den ihn begleitenden kleinen Stäbchenarten zu unterscheiden: wenn man also mit Gentianaviolett einige Sekunden lang kalt färbt, so werden die gutgefärbten Stäbchen, die man im 15 Präparate trift't, nicht dem Nitratbildner sondern irgend einer verun- reinigenden Art angehören; zwischen diesen wird man dann bei auf- merksamer Untersuchung ganz farblose Stäbchen in Menge finden, welche gerade die des Nitratbildners sind. Für das Studium der Morphologie der Ze liehen dieses Or- 2oganismus eignen sich die Zuchten auf Nitritagar am besten. Nach dem Färben mit Karbolfuchsin unter Erwärmen und darauffolgendem Waschen mit verdünntem, angesäuertem Alkohol, erscheinen die Zellchen stäbchenförmig, am einen Ende oder an beiden verjüngt, unter 1 /< lang und etwa 0,3—0,4 f.i dick. Die Färbung ist dabei keine gleichmäßige; 25 nur der mittlere Teil der Stäbclien erscheint gefärbt, die zugespitzten Enden dagegen sind fast farblos (vgl. Fig. 6 auf Taf. V). Bei Anwendung von LoEFFLER'schem alkalischem Methylenblau färben sich nur die in den Zellchen (meistens in der Einzahl) vorhandenen Körnchen kräftig; der übrige Teil des Zelleibes ist so blaß, daß man mit Mühe die Kontouren der Stäb- 30 chen um die Körnchen herum sucht. Wenn man nicht stark genug färbt, sieht man nur Häufchen dieser unmeßbar kleinen Körnchen, weil man die Stäbchen nicht unterscheiden kann. Schon nach dieser Behandlung beobachtet man um die Stäbchen einen farbigen Hof, welcher das Vor- kommen einer Schleimhülle oder Kapsel vermuten läßt. Um 35 diese hervortreten zu lassen, färbt man durch einige Sekunden mit Gentianaviolett unter Erwärmen, wäscht aber nicht mit Wasser, sondern mit 2-proz. Kochsalzlösung und untersucht in einer solchen von 10 Proz. Gehalt. Die Zellchen erscheinen dann von violetten Höfen umgeben, die nach außen sich verlieren, nach innen dagegen farblose Körperchen 40 scharf umgrenzen. Diese letzteren erscheinen dann nicht so klein, etwa 1,2—1,5 ;f< lang und 0,6 — 0,7 /< dick. Offenbar schlägt sich bei dieser Behandlungsweise der Farbstoff auf den äußersten verquollenen Teilen der Hülle nieder; die Hülle selbst aber mit der eingeschlossenen Zelle bleibt ungefärbt. Durch halbstündiges Erwärmen in Gentianaviolett- 45 Lösung gelingt es, die Körperchen auszufärben und nun innerhalb der farblos gebliebenen Kapsel die winzigen, schwach gefärbten Stäbchen zu unterscheiden. Der Nitratbildner scheint keine Schwärmer zu bilden. We- nigstens ist es bis jetzt nicht gelungen, solche mit Sicherheit zu be- 50 obachten. 173 — 4^ 40. Die Kohleustofferuähruiig- des Nitratbildners. üeber die Kohlenstoffernährung- des Nitratmikroben sind keine besonderen Versuche so wie mit dem Nitritmikroben aus- geführt worden. Man hat ihn weder in einer zu dem Zweck bereiteten absolut reinen, d. h. von organischen Stoffen freien Nährlösung- gezüchtet, a noch auch einen Gewinn an brennbarem Kohlenstoff in seinen Zuchten durch die Anal.yse festgestellt. Doch spricht sein negatives Verhalten gegenüber organischen Nährstoffen, sowie sein Bedürfnis nach Kohlen- säure entschieden dafür, daß der Nitratbildner in betreff seiner Kohlen- stoffernährung sich ebenso verhält wie der Nitritbildner, nämlich daß er lo seinen Kohlenstoffbedarf nur aus freier, bzw. aus halbgebundener Kohlen- säure decken kann. Um dieser Frage näher zu treten, habe ich mit Omelianski (1) zu- nächst versucht, aus der empirisch gefundenen Zusammensetzung der Nitritnährlösung das kohlensaure Alkali wegzulassen. Da bei der Oxy- 15 dation des Nitrites zu Nitrat die Reaktion der Flüssigkeit sich gar nicht ändert und also nicht, wie bei der Nitritbildung aus Ammoniak, eine Base zur Bindung der entstehenden Säure erforderlich ist, so war die Not- wendigkeit des Natriumkarbonates ja in diesem Falle gar nicht ein- leuchtend. Doch überzeugten wir uns durch besondere Versuche, daß bei -^o Weglassung von Soda der Prozeß sofort unmöglich wird, und zwar unab- hängig davon, ob die Zuchten durch Stehen an der Luft die Kohlensäure der Atmosphäre aufnehmen können oder ob man jene durch Absperrung mit Natronlauge den Zuchten entzieht. Zusätze von 1 — 6 Promille von Soda (wasserfrei) zeigten sich als gleich günstig, so daß es keinen Vorteil ■2.') bietet, den Sodagehalt über 1 Promille zu steigern. Doch hat eine andere Versuchsreihe (1. c.) andererseits gezeigt, daß auch das kohlensaure Alkali allein nicht genügt, um eine Entwicklung des Organismus zu ermöglichen; denn ließ man die Kolben nach dem Sterilisieren über Natronlauge erkalten, beimpfte sie dann und stellte ao sie wieder in einen größeren tubulierten Exsiccator, welcher durch eine Waschflasche mit Aetznatron abgesperrt war, so unterblieb die Nitratation in den so behandelten Kolben vollständig, während sie in den an der Luft gehaltenen Kontrollkolben in 7 — 8 Tagen vollendet war. Nahm man jene Kolben aus dem Exsiccator heraus und ließ sie nun an der Luft^j stehen, so ging die Nitratation auch in diesen von statten. Diese Beobachtungen wurden gelegentlich der Nachprüfung der STüTZER'schen Versuche auch von Gärtner (1) gemacht, welcher das- selbe Verhalten auch bei Benutzung von kohlensaurem Kalk feststellte. Man muß also daraus schließen, daß bei Anwesenheit von 40 Monokarbonat allein, gleichviel ob löslich (Soda) oder unlöslich (Calciumkarbonat), wie auch bei Zuführung von Kohlensäure allein, keine Nitratation möglich ist, son- dern daß diese erst bei Zuführung von kohlensäurehaltiger Luft und gleichzeitiger Zugabe einer kohlensauren Base^-. vor sich gehen kann. Weil bei der Nitratation keine Zerlegung der Karbonate stattfindet, so muß der Nitratbildner noch schärfer als der Nitritbildner auf den Mangel von Kohlensäure reagieren, was in der Tat der Fall zu sein scheint. Doch genügen auch in diesem Falle die kleinen Mengen, welche 00 die Zuchten aus der Luft beziehen können; denn eine Beschleunigung — 174 — des Prozesses durch künstliche Zuführung- von Kohlensäure war nicht zu bemerken. Daß Kohlensäure die einzige Quelle ist, aus welcher der Xitrat- bildner seinen Kohlenstoffbedarf decken kann, ist höchst wahrscheinlich. 5 So fand Gäetner (1), daß bei Anwesenheit von Glycerin anstatt Kohlen- säure, unter sonst gleichen Bedingungen, keine Nitratation vor sich geht. Dafür spricht auch noch die weitere Tatsache, daß dieser Organismus jegliche Entwicklung auf den üblichen organischen Nähr- böden verweigert; so bleiben Fleischpepton-Gelatine und -Agar, 10 wie auch Fleischbouillon ganz unverändert, selbst nach Beimpfung mit ungewöhnlich starken Mengen des konzentrierten Materiales aus den Nitritagarröhrchen. § 47. Einfluß verschiedener organischer und anorganischer Substanzen auf die Nitratation. 15 Ausgedehnte vergleichende Versuche von mir in Gemeinschaft mit Omelianski (1) über den Einfluß der organischen Substanzen auf die Arbeit des Nitratbildners haben gezeigt, daß diese Substanzen je nach Menge und Beschaffenheit in verschieden hohem Grade hemmend auf die Entwicklung des Mikroben und auf den Nitra- 20 tationsprozeß einwirken. Die Versuche wurden so angestellt, daß man die oben angeführte Nitritnäbrlösung meistens mit Zusatz von Eisensalz (worüber weiter unten eine Bemerkung folgt) als Normal- nährlösung benutzte, zu welcher man organische Stoffe in ver- schiedenen Mengen zusetzte. Dabei wurde die größte Sorgfalt ge- 25 übt, um die Impfmengen so gleichmäßig als möglich zu treffen und den normalen Verlauf des Prozesses durch viele Kontrollzuchten genau zu verfolgen. Eine Zusammenstellung der wichtigsten Versuchsergebnisse bringt die nächstfolgende Tabelle, deren Zahlen ganz dieselbe Bedeutung wie auf der entsprechenden Tabelle betreffend das Nitritferment (s. oben 30 S. 167) haben. Glucose 0,05 0,2—0,3 Pepton 0,8 1.25 Asparagin 0,05 0,5 1,0 Glycerin 0,05 >1,0 Harnstoff 0,5 1.0 Essigsaures Natron 1.5 3,0 Buttersaures Natron 0.5 1,0 Meischbrühe 10 60 35 Ein Vergleich dieser Zahlen mit den für den Nitritbildner ermittelten 40 zeigt sofort, daß der Nitratbildner viel weniger empfindlich ist als jener erstere, und zwar tritt dieser Unterschied besonders deutlich in dem Verhalten des einen und des anderen Organismus gegen- über stickstott'haltigen Substanzen wie Pepton, Asparagin und Harnstoff hervor. Außerdem haben dieselben Versuche, nämlich mit Glucose, 45 Pepton und Harnstoff, gezeigt, daß man einen Unterschied zwischen dem Einfluß dieser Substanzen auf die Entwickln n g dieser Mikroben und auf deren oxydierende Tätigkeit machen muß. Wenn mau z. B. mit geringen Mengen beimpfte, war der Unterschied zwischen den Kontroll- zuchten und den mit Glucose und Pepton versetzten sehr auffallend: so — 175 — waren die ersteren in aclit Tag-en fertig', während die Glucosekolben schon von 0,2 Proz. Zusatz aufwärts dauernd nitrithaltig- blieben. In den Peptonkolben brauchte der Prozeß bei einer Gabe von 0,1 Proz. nicht längere Zeit als in den Kontrollkolben ; von 0,2 Proz. aufwärts wurde er hingegen fast vollständig- unterdrückt. Wenn man dagegen 5 von Anfang an auf einmal verhältnismäßig große Mengen von Impf- material einführte, so nitratierten die Pepton-Kolben bis zu einem Ge- halte von 0,2 Proz. und darüber, wie auch die mit Harnstoff, ebenso schnell wie die Kontrollkolben. In diesem Sinne ist also der Ausfall derartiger Versuche nicht nur von der Menge und der Beschaffenheit der lo organischen Stoffe sondern auch von der Menge der eingeimpften Orga- nismen abhängig. Ein weiterer Umstand verdient noch unsere Aufmerksamkeit, das ist das Anpassungsvermögen. Kultiviert man nämlich den Or- ganismus in Xitritnährlösung unter Zusatz von Bouillon, so reagiert er 15 anfangs durch eine Verlangsamung der Entwicklung schon auf einen Zusatz von etwa 15 Proz. Bouillon. Läßt man ihn in dieser Lösung wachsen und überträgt ihn dann in immer höhere Konzentrationen, so kann er allmählich dazu gebracht werden, in 50-proz. Bouillon zu gedeihen. jo Bei diesen Versuchen hat man schließlich darauf geachtet, ob der Nitratbildner in einer mit organischen Substanzen versetzten Nitrit- Nährlösung sich entwickeln könne, ohne seine Vermehrung durch den Nitratationsprozeß kundzugeben, oder mit anderen Worten, ob seine ge- wöhnliche Aufgabe, Nitrite zu oxydieren, bei Anwesenheit von organi- 20 sehen Nährstoifen soweit abgeändert werden könne, daß er sich diesen Substanzen zuwendet und auf deren Kosten wächst, wobei er die Nitrite unberührt läßt. Angesichts derartiger Angaben, namentlich von seilen Stutzer's und seiner Mitarbeiter, hat man dieser Frage besondere Auf- merksamkeit gewidmet, hat sich jedoch davon überzeugt, daß in den so mit einer Reinzucht beimpften Nitritlösungen, in denen der Nitratations- prozeß durch Zusatz von organischen Substanzen unterdrückt wird, auch gar keine Vermehrung des Nitratbildners stattfindet: die mikroskopische Untersuchung läßt darin keine Spur einer Bakterienvegetation entdecken. Was die Wirkung der anorganischen Substanzen be-sj trifft, so verdienen in erster Linie wieder die Verbindungen, die in nitrifizierenden Medien gewöhnlich zugegen sind, unsere Beachtung, also Ammoniak, Nitrite und Nitrate. Höchst bemerkenswert ist der schädliche Einfluß von Ammon auf den Nitrat bildn er. Es w^ar Warington (1, 3), der als erster 4o diese Eigenschaft vermutete, ohne daß ihm aber genauere Versuche mit Reinzuchten zur Verfügung gestanden hätten. Auf diese Eigentümlichkeit sind wir (1. c.) in unseren Versuchen über die Wirkung von Urin auf diesen Organismus gestoßen. Er zeigte sich nämlich außerordentlich empfindlich gegenüber sehr kleinen Zusätzen von Urin: 0,25 Proz. ge-45 nügte. um die Nitratation bis um 10 Tage zu verzögern. 0.5 Proz. um 13 Tage. 1,0 Proz. um 38 Tage. 2 Proz. um 88 Tage. Da weder der Harnstoff noch die Harnsäure im entferntesten eine solch starke Wir- kung ausüben, wie man sich durch direkte Versuche überzeugt hatte, so wurde auch das im Harne stets vorhandene Ammoniak in dieser Hin- 50 sich geprüft, und es zeigte sich in der Tat, daß schon ganz geringe Mengen davon genügen, um die Nitratation stark zu hemmen, bzw. ganz zu unterdrücken. So dauerte der Prozeß in einer Reihe von Versuchen — 176 — im Kontrollkolben einerseits und in den mit Ammoniurasulfat versetzten andererseits, wie folgt: Kontrolle (oliue Am imoniak) 12 Tage mit 0,000514 Proz. NH. 17 )i „ 0,00257 )• 24 r „ 0,004112 ,. ?• 27 )• .. 0.00514 r 28 r ,. 0.00771 r 31 ?• „ 0,01028 r 33 )• „ 0,01542 ,. Xitritreaktio; Q dauernd erhalten, Wie man sieht, übertrifft das Ammoniak in seinem ent- wicklungshemmenden Einfluß auf den Nitratbilduer die kräftigsten Antiseptika; denn bei 0,005 g pro Liter gibt sich schon eine Verzögerung und bei 0,154 g pro Liter ein vollständiges Still- 15 stehen der Entwicklung kund. Es ist interessant, daß Boullanger und Massol (1), welche mit Mikroben anderer Herkunft gearbeitet haben, den unserigen sehr nahe kommende Zahlen ermittelt haben. Ihr Versuch ist insofern genauer, als sie sich nicht mit der Feststellung der Nitritreaktion begnügt, son- 2odern jedesmal die Menge der übriggebliebenen Nitrite quantitativ be- stimmt haben. Es ergab sich ebenfalls, daß, beginnend bei einem Zu- satz von 0,005 g NHg pro Liter, der Verlauf der Nitratation immer schleppender wird, bis die Verspätung bei 0,082 g pro Liter 45 Tage erreicht; noch höher hinauf waren die Zuchten selbst nach 2 Monaten 25 noch stark nitrithaltig. Die Bestimmung des verbliebenen Nitrites darin hat nun gezeigt, daß in der Zucht mit 0,123 g pro Liter ca. 50 Proz., in der mit 0,164 g pro Liter nur 20 Proz. der zu Anfang vorhandenen Nitritmenge oxydiert worden war, während höher liinauf überhaupt keine merkliche Nitratation mehr stattfand. Die genannten Autoren meinen 30 zwar, daß der Nitratbildner auch bei viel höheren Ammongaben überall gewirkt hat, doch ist offenbar der ca. 10 Proz. betragende, in allen Kolben (von 0,257 g bis 2,040 g NHo pro Liter) gleiche Nitritverlust auf Kosten einer spontanen Zersetzung von Ammoniumnitrit in ammon- reichen Lösungen zu setzen. 35 Was den Einfluß der Nitritmenge auf den Gang der Nitra- tation betrifft, so haben Versuche von Boullanger und Massol gezeigt, daß bei einem Gehalte von 1 g NaNG., pro Liter die Nitratation am schnellsten vor sich geht. Bei 2 Promille dauerte der Prozeß 4 Tage länger, bei 5 Promille 20, bei 10 Promille 71 Tage länger. 40 Lösungen mit 2 und mit 10 Proz. Natriumnitrit haben so gut wie keine Nitratation erfahren. Es werden also vom Nitratbildner nur Konzen- trationen unter 20 Promille NaNOo ertragen. Von Nitraten sind bedeutend höhere Mengen ohne s c h ä d i g e n d e n E i n f 1 u ß. So haben Versuche derselben zwei Forscher 45 ergeben, daß die Nitratation, wenn man Nitrite nach und nach zusetzt, noch bei einem Gehalte von 20 Promille NaNOg kräftig vor sich geht; erst bei 25 Promille steht sie plötzlich stille. Auch wenn Nitrate gleich zu Beginn bei der Beimpfung zugegen sind, üben sie erst bei einem Ge- halte von mehr als 10 Promille eine schädliche AVirkung aus ; und zwar 50 unterscheiden sich in dieser Hinsicht die verschiedenen Nitrate, wie — 177 — Kalium-, Natrium-, Calcium- und Magnesiumnitrat, sehr wenig- vonein- ander. Gegen Salze von Schwer metallen und anderen als giftig bekannten Metallen ist auch der Nitratbildner wenig empfindlich. So werden nach Boullanuer und Massol die Nitrite von Baryum, Zink. 5 Blei, ^langan und Kupfer in einer Gabe von 0,5 — 1 g pro Liter gut nitratiert. Eisen salze begünstigen den l^rozeß, und zwar in einer Gabe von 0,4 Promille des schwefelsauren Eisenoxydules am deutlichsten, was uns bewog, dieses Salz in unsere Nitritnährlösung einzuiühren. 10 Zur Vervollständigung der Kennzeichnung der Oxy- dationstätigkeit des Nitratbildners fügen wir noch die Bemerkung an, daß diese eine ganz spezifische, bloß auf Nitrite beschränkte ist. Weder auf Ammoniak hat der Organismus eine Wirkung, noch auch können die Nitrite durch schweflige oder phosphorige Salze ersetzt wer- 15 den. wie Versuche von Omeliaxski (5) gezeigt haben. § 48. Der natürliclie Nitriflkationsvorgaiig. Wenn wir von dem Nitrifikations versuch im Laboratorium zu dem Vorgang in der Natur übergehen, wie er im großen Maßstabe in den Salpeterplantagen, im Boden und in den biologischen Kläranlagen für 20 die Abwässerreinigung sich abspielt, so können wir wesentliche Unter- schiede zwischen den beiden wahrnehmen. Wir haben gesehen, daß die Wirkung der Mikroben in ßeinzucht erstens eng begrenzt und zweitens an ganz bestimmte Bedingungen gebunden ist. So erstreckt sich die Wirkung des Nitritbildners einzig und allein auf das Ammoniak, die- 25 ienige des Nitratbildners auf die Nitrite: beide haben gar keine Wir- kung auf den Stickstoff" in irgend einer anderen Form. Beide finden ihre beste Entfaltung in einem rein mineralischen Nährboden und. werden durch die Anwesenheit organischer Substanzen gelähmt, in welcher Hin- sicht der Nitritbildner sich als besonders empfindlich erweist, weniger 30 der Nitratbildner, doch wird dieser dafür schon durch geringe Mengen von Ammoniak gelähmt. Lassen wir beide Organismen vereint auf Ammoniak einwirken, so wird dieses zuerst ganz in Nitrit umgewandelt, und dann erst beginnt die Oxydation des Nitrites zu Nitrat. Wesentlich andere Merkmale bietet uns der rohe Nitrifikations vor- 35 gang dar. Es ist eine alte Erfahrung der Praxis, welche seit Boussingault auch wissenschaftlich feststeht, daß die Nitrifikation im Boden gerade auf Kosten jeder Art von organischen Abfällen sich abspielt; diese sind es. welche das ]\Iaterial für die Salpeterbildung liefern, wobei die Ent-40 stehung von Ammoniak deutlich als ein Zwischenprozeß zu bemerken ist. Als Produkt der Nitrifikation kennt der Agrikulturchemiker nur das Nitrat, und obw^ohl man eine vorübergehende Nitritbildung hier und da beobachtete, so wurde sie als eine unwesentliche und eher abnorme Er- scheinung angesehen. Wie fest diese Ansicht eingewurzelt war. und 45 welche Mühe die Forscher bei der neuesten Wendung in dem Studium der Nitrifikation hatten, ihr zu entsagen, haben wir oben zur Genüge ge- schildert. Im ganzen wurde also der natürliche Nitrifikationsvorgang als Umwandlung von organischem Stickstoif in Salpeter, mit Ammoniak- bildung als Zwischenprozeß, aufgefaßt. LAFAR, Handbuch der Technischen Mykologie. Btl. III. 12 — 178 — Daß die uns bekannten Nitrifikationsmikroben allein nicht für diesen Prozeß verantwortlich gemacht werden können, bedarf jetzt keiner weiteren Erörterung-. Aber noch mehr als das: wir sehen uns jetzt vor die Aufgabe gestellt, die Eigenschaften der spezifischen Nitrifikations- 5 erreger und der von ihnen verursachten reinen Prozesse mit den Be- dingungen und Merkmalen des natürlichen Prozesses in Einklang zu bringen. Denn einerseits sind in den natürlichen nitrifizierenden Unter- lagen immer organische Substanzen vorhanden, welche insbesondere die Wirkung des Nitritbildners unterdrücken; andererseits ist auch immer 10 Ammoniak zugegen, welches die Tätigkeit des Nitratbakteriums lähmt. Trotzdem spielt sich der Vorgang recht kräftig ab, wobei er noch durch das wichtige Merkmal sich auszeichnet, daß meistens aus Ammoniak anscheinend unmittelbar Nitrate hervorgehen. Daß die Nitrifikation von organischem Stickstoff ein zusamraenge- 15 setzter mikrobiologischer Prozeß ist, an welchem viele Bodenorganismen sich beteiligen müssen, war nach der Erforschung der Eigenschaften der Nitriflkationsbakterien vorauszusehen. Doch bot es Interesse, diesen Satz experimentell zu begründen und eine Synthese der bei dem Prozesse tätigen Arten zu versuchen, was Omeliaxski (1) ohne Schwierigkeit ge- 20 lungen ist. In seinen Versuchen wandte er verschiedene Kombinationen eines in der Erde weitverbreiteten Bodenbakteriums, nämlich des Bacillus ramosus, mit den Nitrifikationsbakterien zur Beimpfung von mit Wasser verdünnter 20-proz. und 50-proz. Bouillon an, welche man außerdem mit einem Ueberschuß von Gips versetzte, um das entstehende Ammonium- 25 karbonat in Sulfat umzuwandeln und so eine zu große Alkalinität der Flüssigkeit zu verhüten. Diese Versuche lieferten nachfolgende Ergeb- nisse: 1. Bei der Kombination Bac. ramosus -{- Nitritbildner-|-Nitrat- bildner war eine starke Ammoniakreaktion schon nach 3 — 4 Tagen bemerkbar; nach 7 Tagen wurde in verdünnter Bouillon, erst nach 20 so in konzentrierterer. eine Nitriti-eaktion testgestellt. Einen Monat später war das Nitiit zu Nitrat oxydiert. 2. Die Kombination Bac. ramosus -f- Nitritbildner lieferte das gleiche Ergebnis in betreff des Auftretens von Ammoniak und von Nitrit; jedoch blieb die Nitritreaktion dauernd unverändert. 3. Durch die Kombination Bac. ramosus -|-Nitratbildner 35 entstand eine starke Ammoniakreaktion, welche dauernd unverändert blieb; es bildeten sich weder Nitrite noch Nitrate. 4. Endlich bei der Kombination Nitritbildner -|- Nitratbildner zeigte sich während 10 Monate keine Spur von Ammoniak und ebenso keine Spur von Nitrit oder von Nitrat. 40 Derartige Versuche, welche leicht zu wiederholen sind und stets scharfe Resultate geben, lassen keinen Zweifel darüber bestehen, daß es der Mitwirkung wenigstens einer die organische Sub- stanz zersetzenden und Ammoniak abspaltenden Bakterien- art bedarf, um den ursprünglich in organischer Bindung vorhandenen 45 Stickstoff des Substrates der Einwirkung der Nitrifikationsbakterien zu- gänglich zu machen. Auf die Frage, warum diese drei Prozesse, Ammoniakbildung. Nitritation und Nitratation, bei gemeinsamer Anwesenheit ihrer zugehörigen Erreger im Substrate nicht Hand in Hand gehen, sondern 50 immer in derselben Peihenfolge nacheinander sich abspielen, gibt uns die Physiologie der Nitrifikationsbakterien eine bestimmte Antwort. F^s ist einerseits die Abneigung des Nitritbildners gegen organische Stoffe, andererseits die des Nitratbildners gegen Ammoniak, welche hier — 179 - regulierend eingreifen. Solange die organischen Stoffe nicht bis auf ein erträgliches Geringstmaß hinabgedrückt und in einfachere Verbindungen gespalten sind, solange kann der Nitritbildner, trotz Reichtum an Amnion, nicht aufkommen. Ist nun der Nitritbildner imstande, die Ammoniak- oxydation zu beginnen, so muß der Nitratbildner, trotz Vorhandensein von 5 Nitrit noch untätig bleiben, weil er durch das vorhandene Ammon noch gelähmt wird. Erst wenn das Ammoniak fertig nitritiert ist, kann nun die dritte Stufe des natürlichen Prozesses, die Nitratation sich geltend machen. Wie wichtig diese Einrichtung ist, namentlich das Verschieben der 10 Nitrifikation auf eine erst nach dem Abbau der organischen Stoffe ein- setzende Periode, wird leicht zu verstehen sein, wenn wir der D e - nitrifikationsbakterien gedenken, deren es so viele weitverbreitete Arten gibt. Wir wissen, daß diese Bakterien schnell und leicht den Salpeter unter Entwicklung von freiem Stickstoff zerlegen , und daß 15 dies nur bei Gegenwart organischer Substanz geschieht, auf deren Kosten sie sich entwickeln. Wenn nun der Salpeterbildungsprozeß noch vor dem Aufbrauch der organischen Substanz begänne, würde höchst wahr- scheinlich der Salpeter gleich nach seinem Entstehen wieder unter Ent- wicklung von freiem Stickstoff verloren gehen. Wenn diese wichtige 20 Verbindung sich im Boden anhäuft, so verdanken wir es gerade der Eigenschaft der Nitrifikationsbakterien, bei Anwesenheit von organischen Substanzen untätig zu sein und erst dann sich ans Werk zu machen, wenn die Denitrifikatoren durch Mangel an zersetzbarer organischer Substanz zur Untätigkeit verdammt sind. 25 Wir haben oben erwähnt, daß der natürliche Nitrifikationsprozeß sich dadurch auszeichnet, daß wir meistens keine Zwischenbildung von Nitriten beobachten, sondern anscheinend eine unmittelbare Umwandlung des Ammoniaks in Nitrat. Freilich kann man in besonderen Fällen, wie wir das schon erwähnt haben, auch hier eine vorangehende Nitritbildung 30 beobachten. Doch ist es. namentlich im Boden, die Regel, daß die Nitrifikation als einheitlicher Prozeß auftritt. Zu einer Zeit, zu welcher die Wirksamkeit der beiden Gruppen von Nitrifikationsbakterien noch nicht mit Sicherheit bestimmt war, habe ich (5) es nicht unterlassen, mich zu überzeugen, daß sie auch im Boden ihre betrettende Tätigkeit ent-35 falten. Wenn ich nämlich sterilisierte Erde mit dem Nitritbildner be- impfte, erhielt ich nur Nitrite; beimpfte ich mit beiden Nitrobakterien, so wurden Nitrite und Nitrate in wechselnden Mengen festgestellt; normale unsterilisierte Erde gab immer nur Nitrate allein. Es müssen also in der Erde Bedingungen herrschen, welche eine gemeinschaft-4o liehe Wirksamkeit, oder, wie man sich gerne ausdrückt, eine Sym- biose b e i d e r M i k r b e n erlauben. Damit jedoch diese möglich werde, darf die Tätigkeit des Nitratbildners durch das vorhandene Ammoniak im Boden nicht beeinträchtigt werden. Weil die Ammoniakverbindungen vom Boden absorbiert und zurückgehalten werden, so war es denkbar, 45 daß das Ammoniak in einen besonderen, für den Nitratbildner unschäd- lichen Zustand übergeht. Das war die Erklärung, die namentlich AVarington aufzustellen versuchte. Doch hat man ein ähnliches Ver- halten auch in den biologischen Kläranlagen beobachtet; auch in reinen wässerigen Ammoniak-Lösungen, namentlich in sehr verdünnten, wird so die Nitritbildung, wie das Waeington selbst beobachtet hat, manchmal unmerklich gering. Auch ich (5j habe Versuche mit gemischten Zuchten in Lösungen beobachtet, in welchen nach Zusatz von Ammoniak Nitratbildung 12* — 180 - anscheinend unmittelbar auftrat. Folglich sind irgend welche spezifische, dem Boden eigene Verhältnisse für diesen Gang des Prozesses kaum verant- wortlich zu machen. Die Frage blieb unklar, bis Boullangek und Massol (1) vor kurzem die Bedingungen studierten, welche eine gemeinschaftliche Tätig- ökeit oder eine Symbiose der beiden Mikroben erlauben. Sie bestätigten zunächst durch täglich wiederholte quantitative Bestimmungen unsere Beobachtung, daß in der gewöhnlichen Ammoniaklösung bei gleichzeitiger Einimpfung beider Organismen eine streng stufenweise verlaufende Wirkung beobachtet wird: der Nitratbildner beginnt erst dann seine 10 Arbeit, wenn der Ammoniakgehalt fast auf Null hinabgesunken ist, und zwar geschieht dies auch in dem Falle, wenn man durch besonders er- giebige Lüftung (Gebrauch von Schlacken) die Prozesse beschleunigt. Doch ändert sich die Sachlage, wenn man folgenden Kunstgriff anwendet: man läßt eine am besten mit Schlacken versetzte und mit beiden Gär- i5erregern beimpfte Zucht ihre Nitritation und hierauf auch die Nitratation vollenden, entfernt dann aseptisch die Flüssigkeit und gießt gleich viel frische nach. Die Oxydationsarbeit beginnt von neuem wieder, aber mit dem Unterschied, daß von Anfang an die Nitritbildung unmerklich wird, bzw. die Reaktion nur in Spuren auftritt, und das trotzdem, daß die 20 Lösung bis zu 2 g Ammoniumsulfat pro Liter enthält. Auch wenn man zur nitratierten Lösung frische Gaben von Amnion zufügt, wird die Neigung zu symbiotisclier Wirkung bemerkt. Ebenso, wenn man bei der Impfung besonders reiche Mengen beider Mikroben einführt. Läßt man auch eine verhältnismäßig große Menge von Nitrit, etwa 2 g, nitra- 25tieren, setzt dann eine frische Menge Nitrit und dann wachsende Mengen von Ammoniak zu, so merkt man, daß in diesem Falle das Ammoniak keine so hervorragend lähmende \Mrkung besitzt: erst bei 0,110 g pro Liter tritt dann eine hemmende Wirkung, aber auch bei 1,37 g und 1,8 g pro Liter wird die Arbeit des Erregers noch nicht 30 eingestellt. Kurz, in allen Fällen, in denen man Ammoniak einem Nährboden zusetzt, in welchem bereits eine reiche Ver- mehrung des N i t r a t b i 1 d n e r s stattgefunden hat, wird der Prozeß der Oxydation des Nitrits nicht mehr so leicht ge- hemmt. Woraus der interessante Schluß hervorgeht, daß das Ammo- söuiak besonders schädlich auf die Entwicklung des Nitratbildners einwirkt, unvergleichlich schwächer aber auf die oxydierende Tätigkeit der fertigen Zellen. Dieses Resultat steht sehr gut in Einklang mit den Beobachtungen über die Arbeit der Abwässerreinigungsanlagen. So hat man be- 40 merkt, daß in den frisch in Gang gesetzten Oxydationsbassins am Anfange immer reichlich Nitrite auftreten, später aber wenn die Schlacken- oder Koksmassen sich gut „eingearbeitet" haben, Nitritbildung nicht mehr beobachtet wird. Es ist klar, daß die Entwicklung des Nitrat- bildners infolge des Ammoniakgehaltes der Abwässer anfangs langsam 45 vor sich gehen muß. Doch ist dieser Ammoniakgehalt nicht so hoch, oder wenigstens nicht ununterbrochen so hoch, daß er die Vermehrung des Nitratbildners gänzlich zu unterdrücken vermöchte, und wenn schließ- lich seine Vermehrung eine gewisse Höhe erreicht hat, nimmt der Prozeß sofort den symbiotischen Charakter an. Da der Boden ein Mittel seist, welches während vieler Jahrtausende der Sitz einer mehr oder weniger kräftigen Nitrifikation gewesen ist, so findet der Charakter des in ihm verlaufenden Nitrifikationsprozesses in den obigen Ausführungen auch eine ungezwungene Erklärung. — 181 - Literatur zum Kapitel Die Nitrifikation. * Adametz, L. , (1) Untersuchungen über die niederen Pilze der Ackerkrume. Dissert., Leipzig- 1886. "^Baiimaiin, Anton, (l) Landw. Versuchsstationen, 1888, Bd. Hö, S. 217. *Beijeriiick, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1896, Bd. 19, S. 258. *Boullanger und Massol, (1) Ann. Pasteur, 1903, Bd. 17, S. 492; 1904, Bd. 18, S. 181. *Boussiugaiilt, J. B., (1) Agronomie. Chiniie agricole et Physiologie, Bd. I— VI. Paris. 1860—1878. — (2) Sur la nitrification de la terre vegetale; ebenda, 1874, Bd. V, S. 311. — i3) lufluence de la terre vegetale sur la nitrification des matieres organiques azotees, emplojees comme engrais; ebenda, 1878, Bd. VI, S. 191. * Celli, A.. und Marino- Ziico,' F.. il) Atti della R. Accad. dei Lincei, Roma, 1885 — 1886, 4. Reihe, Rendiconti, Bd. 2, S. 519. * l)eg:ener, P., (1) Zeitschrift f. d. Rübenzuckerindustrie d. Deutschen Reiches. 1882. S. 64. *Demoussy, E., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1898, Bd. 126, S. 253. *Elf- ving. F., ili Studien ü. d. Einwirkung d. Lichtes auf d. Pilze. Helsingfors 1890. *Fraenkel, C, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1898, Bd. 4, S. 8. * Frank, A. B., (1) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges.. 1886, Bd. 4, S. 108. — (2) Deutsche landw. Presse, 1887, Bd. 14. Nr. 104; Landw. Jahrbücher, 1887, Bd. 16. *FrankLind, P. u. G., (1) Z. f. Hvg-, 1889. Bd. 6. S. 373. — (2) Proceedings Roy. Society, 1890, Bd. 47. — (3) Phil. Trans- actions,1890, Bd. 181 B. S. 107. * Gärtner, A., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1898, Bd. 4, S. 1. ^Kirodlewski, E., (1) Anzeiger d. Akademie d. Wiss. in Krakau. 1892, S. 408; 1895, S. 178. *Heraeus, W., (1) Z. f. Hyg., 1886, Bd. 1, S. 193. * Herzfeld, A., (1) Zeitschr. d. Vereins f. d. Rübenzuckerindustrie d. D. Reichs, 1886, S. 754 u. Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1886, Bd. 19. S. 2618. *Instruction sur l'etablissement des uitrieres: publiee par les Regisseurs generaux des poudres et salpetre. Paris 1777. *Landolt, H., dj Deutsche landw. Presse, 1888, Bd. 15, S. 185. *Liebig, .J. von, (1) Die Chemie in ihrer Anwendung auf Agrikultur und Physiologie. Braunschweig 1865. *MigiUa, W., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt, 1900, Bd. 6, S. 365. *Blüller, Alexander, fl) Landw. Versuchsstationen, 1873, Bd. 16, S. 241. *Müntz, A. (1) Comptes rend. de l'Ac, 1891, Bd. 112, S. 1142. *Mulder, G. J., (1) Die Chemie der Ackerkrume. Deutsch von Joh. Müller. Berlin 1861. *Muuro, J. H. M.. (1) Journal Chemical Society, 1886, Bd. 49, S. 632. ' *Omelianski, W., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1899, Bd. 5, S. 473. — (2) Ebenda, S. 537. — f3) Ebenda, S. 652. — (4) Ebenda. 1902. Bd. 8, S. 785. — (5) Ebenda, 1902, Bd. 9, S. 63. - (6) Ebenda, S. 113. * Pasteur, L., (1) Comptes rend. de TAc, 1862, Bd. 54, S. 265. *Plath, H., (1) Landw. Jahr- bücher, 1887, Bd. 16. S. 891. * Sachsse, R., (1) Lehrbuch der Agrikulturchemie, Leipzig 1888. *Schloesing, Th.. (1| Comptes rend. de l'Ac, 1873, Bd. 77, S. 203 u. 353. * Schloesing. Th., und Müutz, A., (1) Comptes rend. de TAc , 1877, Bd. 84, S. 301 n. Bd. 85, S. 1018: 1878. Bd. 86, S. 892; 1879, Bd. 89, S. 891 u. 1074. *Wa- ringtou. R., (1) Journal Chem. Society, 1878. Bd. 33, S. 44; 1879, Bd. 35, S. 429; 1884, Bd. 45, S. 637. - (2j Ebenda, 1888, Bd. 53, S. 727. — (3) Proceedings of the Chem. Soc, 1891, S. 92; Journal Chem. Society. 1891. S. 484. *Wiuogradsky, S., (1) Ann. Pasteur, 1890, Bd. 4, S. 213. — (2) Ebenda, S. 257. — (3) Ebenda, S. 760, — (4) Ebenda, 1891. Bd. 5, S. 92. - (5) Ebenda, S. 577. — (6) Vierteljahrsschrift d. Naturforsch. Ges. in Zürich, 1891. Bd. 36, S. 176. — (7) Comptes rend. de l'Ac, 1891, Bd. 113, S. 89. — (8) Archives des Sciences biologiques publ. p. l'Inst. Imp. de Medecine exp. ä St. Petersbourg, 1892, Bd. 1, S. 87. — (9) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1896, Bd. 2, S. 415. *Winogradsky, S.. und Omelianski, W., (11 Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1899, Bd. 5, S. 329. — 182 ( Manuskript- Eitüauf: 20. April 1904.) 6. Kapitel. Denitrifikation und Stickstoffentbindung. Von Mag', scient. Hjalmae Jensen in Buiteuzorg auf Java. § 49. Die Reduktion von Nitraten zu Nitriten und Ammoniak. ö Die Bildung des für die höheren Pflanzen so notwendigen Salpetei'S durch Mikroorganismen spielt sich, wie in den vorhergehenden Kapiteln dargelegt worden ist, schrittweise ab. Ausgehend entweder von freiem Stickstoff' oder von organischen StickstottVerbindungen, kommt es zu- nächst zur Bildung von Ammoniak, dann von Nitriten und schließlich 10 von Nitraten. Aber auch in umgekehrter Folge können die .Stickstoff- verbindungen umgesetzt werden; die sauerstoff'reicheren können zu sauer- stoffärmeren reduziert werden, ja es kann bis zum vollständigen Frei- werden des Stickstoffes kommen, oder die anorganischen können in organische überführt werden. In allen solchen Fällen liegt also eine J5 Wertverminderuug vor; die für die höheren Pflanzen gut assimilierbaren Verbindungen werden in schlecht oder gar nicht brauchbare verwandelt. Solche Umbildungen geschehen größtenteils durch die Wirksamkeit von Mikroorganismen, aber doch auch auf andere Weise, die hier bloß an- gedeutet werden soll. Außer durch rein chemische Umsetzungen, so z. B. 2(1 durch Einwirkung von salpetriger Säure auf Ammonsalze (Makpmann [1]). kann nach Laueent (2) der Salpeter durch verschiedene lebende Pflanzen- teile, z. B. keimende Samen und Knollen, junge Früchte etc., reduziert werden, und nach Lutz (1) sollen sogar sterile Sandkulturen von Phanerogamen unter gewissen Umständen freien Stickstoff entbinden 2.-. können. Auch hat Laueent (3) gezeigt, daß das Sonnenlicht die Nitrate zu Nitriten zu reduzieren vermag. In diesem Paragraphen hier sollen jedoch nur die durch Mikroorganismen hervorgerufenen Umsetzungen be- handelt werden. Diese sind in der Natur mit ihren sehr oft so kompli- zierten Verhältnissen selbst häufig sehr verwickelte Vorgänge. Zunächst 30 werden wir versuchen, die verschiedenen einzelnen Vorgänge auseinander- zuhalten, am besten wie folgt: 1. Reduktion von Nitraten zu Nitriten und Ammoniak (Salpeter- reduktion). 2. Reduktion von Nitraten und Nitriten zu niederigeren, gasförmigen 35 Stickstoff-Sauerstoffverbindungen (N._,0 und NO). 3. Reduktion von Nitraten und Nitriten unter Abspaltung elementaren Stickstoffes (Denitrifikation im engeren und eigentlichen Sinne). 4. Umbildung des Salpeterstickstoffes in organische Verbindungen (Salpeterassimilation). 40 5. Freiwerden von Stickstoff" bei der Fäulnis organischer Stickstoff'- verbindungen. Es scheint eine große Menge von Mikroorganismen zu geben, welche imstande sind, Nitrate zu Nitrit, ja selbst zu Ammoniak zu reduzieren, jedoeh ohne dabei freien Stickstoff abspalten zu können. Inwieweit — 183 — eine solche Reduktion zu dem Zwecke vollzogen wird, um die Bakterien mit Sauerstoff für die Atmung zu versehen, müssen zukünftige Unter- suchungen lehren. Diese Annahme hat jedoch viel Wahrscheinlichkeit für sich, weil die eigentliche Denitrifikation, die sicher als ein Atmungs- prozeß aufgefaßt werden muß, immer mit einer ähnlichen Reduktion des 5 Salpeters in Nitrit anfängt. Ob die Ammoniakbildung immer wie die Xitritbildung von der Wirksamkeit der salpeterreduzierenden Bakterien herrührt oder vielleicht von einer Umsetzung der vorhandenen Peptone und anderer organischer Stickstoffverbindungen, ist nach G. und P. Fkank- LAND (1) zweifelhaft: jedoch wird sie von den meisten Forschern als lo Ergebnis der Reduktion des Salpeters aufgefaßt. Schon im Jahre 1862 hat Goppelsröder (1) eine Reduktion von Nitraten zu Nitriten in der Ackererde beobachtet. Er schreibt dies aber den ..desoxydierenden" Eigenschaften der Humussubstanzen zu. Erst Meusel (l)'hat die bakterielle Verursachung der Salpetei'reduktion er-15 kannt, indem er gefunden hat, daß diese AMrksamkeit hervorgerufen wird durch: ..les animalcules, connus sous le nom de bacteries, que je pus observer au microscope". Auch konnte er die Reduktion durch Zu- satz von Antisepticis verhindern. Später ist mit mehr modernen bakteriologischen Methoden von verschiedenen Forschern eine große 20 Reihe von salpeterreduzierenden Bakterien reingezüchtet worden. Gayok und DuPETiT (2) haben im Jahre 1882 diese Eigenschaft bei den Bakterien der Hühnercholera, des Milzbrandes und des malignen Oedems festgestellt, sowie bei vier, nur mit a, b, c und d bezeichneten, reingezüchteten Bakterienarten. Im Jahre 1886 haben dieselben Forscher (3) an- 25 gegeben, daß die meisten Bakterien diese Eigenschaft besitzen; eine Bakterie haben sie gefunden, die allen Salpeter einer 1-proz. Lösung reduzieren konnte. SprincxEr (1) fand im Jahre 1883 eine Zerlegung des Salpeters in ausgepreßtem Saft von Tabakpllanzen. Heräeus (1) beobachtete im Jahre 1886 Reduktion von Salpeter zu Nitrit und auch so zu Ammoniak bei Microc. pvodUjiosns. Staplußococcns citreus, Bac. typhi. Bac. anthracis und einigen anderen, nicht näher bestimmten Arten. G. und P. Frakkland (Ij fanden im Jahre 1889 Nitritbildung durch einige Wasser- und Bodenbakterien, wie z. B. durch Bac. aquatiJis, B. ramosus, B. vermmüans und mehrere andere, und waren der An- 35 sieht, daß diese Reduktionsfähigkeit als brauchbares Kennmerkmal be- nutzt werden könne. So wird Bac. cereus von dem ihm sehr ähnlichen Bac. suhfilis auf diese Weise unterschieden. Während der erste auf Nitrate, unter Bildung großer Mengen von Nitrit, stark reduzierend wirkt, übt der J5«c'. subfüis auf die Nitrate nicht den geringsten Einfluß aus. Viel-4o leicht haben dann Fichtenholz (1) u. a., die eine Reduktion bei Bac. subtilis angeben, eben eine dieser letzteren ähnliche Art, wie Bac. cereus. vor sich gehabt. Jene beiden Forscher haben auch quantitative Versuche veröffentlicht, aus denen hervorgeht, daß freier Stickstoff" nicht abge- spalten worden ist; die Differenzen zwischen der ursprünglichen und 45 der nach dem Versuche wieder gefundenen Stickstoffmenge, die sowohl positiv als negativ sind, liegen wahrscheinlich innerhalb der analytischen Fehlergrenzen. Ohne nähere Bezeichnung gibt P. Franklaxd (li an, daß er unter 32 untersuchten Bakterienspezies 16 oder 17 reduzierende gefunden habe. Auch Waringtox (1) hat diese Reduktion bei ver-50 schiedenen Bakterien (18 von 25 untersuchten Arten) gefunden, darunter bei B. flHorescens non Jiguefaciens, Microc. ureae, Staphißococcus candidus, den Bakterien der Schweineseuche, des Typhus, der Cholera, der Kinder- — 184 — diarrhöe und der Septikämie u. a. Später sind noch andere Forscher mit der Untersuchung- des Reduktionsvermögens verschiedener Bakterien- arten beschäftigt gewesen, so Rübker (1), Joedan und Richards (1). DiEUDONNE (1), der eine starke Reduktion bei B. coli commune gefunden 5 hat, und Maassen (1), der unter 109 untersuchten Organismen nicht weniger als 85 Nitritbiklner nachweisen konnte. Was das Reduktionsvermögen anderer Mikroorganismen als Bakterien betrilft, hat Laurent (1) nachgewiesen, daß ein solches bei Saccharomyces, GJadosporinm herharnm, Penicillmm gJancum, Alternaria tenuis und Mucor 10 racemosus vorhanden ist. Nach allem, was vorliegt, können wir mit Sicherheit sagen, daß diese Reduktion von Nitrat zu Nitrit und Ammoniak eine sehr allgemeine Eigenschaft bei den Mikroorganismen ist. Dagegen wäre eine nähere Untersuchung über den Einfluß der äußeren Bedingungen, vor allem der 15 Anwesenheit oder Abwesenheit des Sauerstoffes und über die physio- logische Bedeutung der Reduktion sehr erwünscht. Auch wäre zu unter- suchen, inwieweit die nun zu betrachtenden Reduktionsprozesse, welche sich durch Abspaltung gasförmiger Stickstoff-SauerstottVerbindungen von jenen ersteren unterscheiden, durch die gleichen Bakterien, welche Nitrat 20 zu Nitrit reduzieren, dann hervorgerufen werden können, wenn man die Bedingungen, z. B. die Zusammensetzung des Nährbodens, ändert. Der- zeit hat es nach den vorliegenden Untersuchungen den Anschein, als ob diese zwei Arten von Reduktionen durch verschiedene Organismen durchgeführt würden. Aus diesem Grunde werden sie hier getrennt von- 25 einander behandelt. § 50. Die Kediiktioii von Nitraten und Nitriten zu Stickoxyd und Stickstoifoxydul. Die ältesten Angaben über eine Reduktion des Salpeters unter Bildung von gasförmigen Stickstoff-Sauerstoifverbindungen betreffen die 30 Salpetersäuregärung der Zuckerrübenmelasse. Dubeunfaut (1), der schon im Jahre 1836 diese (zuerst von Tilloy erwähnte) Erscheinung untersucht hat, erklärt sie damit, daß in der Melasse zuerst Milchsäure- gärung auftritt und daß durch den Einfluß der gebildeten Milchsäui-e auf den Salpeter dann Stickoxyd abgespalten werde; wenn dieses Gas 35 mit der Atmosphäre in Berührung kommt, oxydiert es sich zu Stickstoft- dioxyd, welches sich so durch seine rotbraunen Dämpfe über der Melasse bemerklich macht. Reiset (2) dagegen erklärt die Bildung der Dämpfe von Stickstoffdioxyd als das Ergebnis einer Ammoniakoxydation. Durch Aufkochen mit Schwefelsäure wird die Bildung dieses Gases verhindert, 40 indem, nach der Erklärung von Reiset, das Ammoniak nur dann an- gegriffen werden kann, w^enn es an eine schwache Säure gebunden ist. In der Wirklichkeit liegt natürlich eine bakterielle Reduktion von Sal- peter vor. der im Zellsaft der Zuckerrüben manchmal in ziemlich großer Menge auftreten kann. 45 Eine ähnliche Reduktion von Salpeter ist von Schloesing (1) im Jahre 1868 hei Tabaksauce, bei Urin mit Zusatz von Salpeter und bei einem Gemisch von Zuckerwasser, Käse und Salpeter beobachtet worden. Viel später, im Jahre 1887, hat Tacke (1) in Versuchen mit Erde, zu welcher Zucker und Salpeter zugefügt worden war, eine Entwicklung 50 von Stickoxyd und Stickstoffdioxyd gefunden. Aus den Ergebnissen des — 185 — einen Versuches (Nr. 12) scheint beinahe hervorzugehen, daß diese zwei Gase Uebergangsformen zur Abspaltung von freiem Stickstolf sind. Die Zahlen sind nämlich die folgenden: Zusamnieusetzung- des Gases CO2 NO N2O N nach Tagen: 21 56,81 0,65 38,18 4,41 29 39,44 1,59 48,47 10,50 51 68,46 0,00 0,00 29,69 Nach Beendigung des Versuches war keine Spur von salpetriger oder Salpetersäure nachzuweisen. Doch lieferten die anderen Versuche 5 andere Ergebnisse; etwas Sicheres hierüber kann also nicht gesagt werden. Im Gegensatz zu den zuvor genannten Forschern haben Gayon und DuPETiT (3) im Jahre 1886 mit Reinzuchten gearbeitet, wobei sie ein Baderium dcnitrificans a abgeschieden haben, welches die Eigentüm- lichkeit zeigt, daß es Stickoxyd (NO) entwickelt, wenn man zu der 10 Nährflüssigkeit (Salpeterbouillon) Asparagin zufügt; anderenfalls wird nur freier Stickstoff abgespalten. Die Temperatur, die Konzentration der Nährflüssigkeit und die Menge der Aussaat haben auf die Bildung von Stickoxyd einen merklichen Einfluß. Ueberhaupt ist diese Form von Salpeterreduktion sehr wenig unter- 15 sucht, und namentlich ist noch zu entscheiden, ob die eigentlichen Denitrifikationsbakterien oder die im § 49 behandelten reduzierenden Bakterien unter gewissen Verhältnissen auch Stickoxyd und Stick- stoftbxydul bilden können, oder ob dies eine für bestimmte Bakterien- arten spezifische Eigenschaft ist. 20 § 51. Die Reduktion von Nitraten und Nitriten zu elementarem Stickstolf. Das Wort „Denitrifikation" wird zum ersten Male im Jahre 1882 von Gayon und Düpetit (1) gebraucht, und zwar für die eigentliche Denitrifikation, d. h. die durch Bakterien verursachte Reduktion von:;5 Salpeter mit freiem Stickstoff als Endprodukt. Obschon diese Forscher (2) in einer anderen Abhandlung dieselbe Benennung für die Reduktion zu Nitrit gebrauchen, ist es doch sowohl vom biologischen als auch vom praktischen Standpunkt aus das allein Richtige, den Namen „Denitri- fikation" ausschließlich auf jenen ersteren Vorgang zu beschränken. 30 Wenn man mit Reinzuchten arbeitet, ist jede denitrifizierende Bakterien- art leicht an der in Salpeterbouillon hervorgerufenen, äußerst charakteri- stischen Schaumbildung (s. Fig. 19 auf S. 186) zu erkennen. Bei den im § 49 genannten reduzierenden Bakterien tritt eine solche niemals ein. Diese Schaumbildung findet man natürlich nur in solchen Flüssig- 35 keifen, welche überhaupt die physikalischen Bedingungen dafür bieten, z. B. Bouillon; sie ist durch den freiwerdenden Stickstoff verursacht. Die physiologische Bedeutung dieser Zersetzung des Salpeters ist die Lieferung von Sauerstoff' für die Atmung der Bakterien in sauerstoft"- armen Umgebungen. Das geht deutlich aus den Versuchen von Deherain, 40 Jensen u. a. hervor. In anaeroben Zuchten mit Bouillon ohne Salpeter zeigten drei von Jensen untersuchte denitrifizierende Bakterien kein Wachstum. Wurde jedoch Salpeter zugefügt, so konnten sie sehr gut sich entwickeln, wobei aller Salpeter nach 40—45 Stunden zerstört war. Hingegen wirkte das Durchleiten von Luft so sehr verzögernd auf die 45 Denitrifikation, daß die Salpeterreaktion nach 8 Tagen noch deutlich 186 — war, während dieselben Bakterien in Zuchten ohne Lüftung- schon in 2 Tagen die gleiche Menge Salpeter zerstören konnten. Die Denitri- fikation ist also als eine Art anorganischer intramolekularer Atmung zu betrachten. Vgl. auch die zuge- 5 hörigen Bemerkungen auf S. 326 — 327 des Ersten Bandes. Die erste Beobachtung einer Zerstörung des Salpeters unter Abspaltung von freiem Stickstoff ist nach Angabe von Waeington (2) dem Angus 10 Smith aus Manchester im Jahre 1867 zuzu- schreiben. Im Jahre 1873 hat Schloesing (2) eine vollständige Denitrifikation in salpeterhal- tiger Erde nachgewiesen, aber noch ganz ohne Hinblick auf die Tätigkeit der Mikroorganismen ; 15 vielmehr hat er den organischen Bestandteilen der Erde diese reduzierende Eigenschaft zuge- schrieben. Auch Lawes, Gilbert und Waeing- ton (1) finden in ihren Versuchen, daß 79 Proz. des im Boden anwesenden Nitratstickstotfes am 20 Schlüsse verschwunden waren. Die erste Be- handlung vom mikrobiologischen Standpunkte aus wurde dieser Frage im Jahre 1882 durch Gayon und DüPETiT (ij zuteil. (3hne mit Rein- zuchten gearbeitet zu haben, beweisen diese 25 zwei Forscher die bakterielle Tätigkeit dadurch, daß eine Sterilisation oder ein Zusatz von Anti- septicis, wie z. B. Chloroform, die denitrifizierende Wirksamkeit verhindert. Sie haben schon ge- funden, daß die Denitrifikation von anwesenden so assimilierbaren organischen Stoffen abhängig ist, und als solche geben sie Oliven- und Mandelöl, Glycerin. Zucker, weinsaure Salze und ganz besonders Propylalkohol an. Das durch die Gärung entwickelte Gas besteht aus reinem Stickstoff. Später, im Jahre 1886, halben die- 35 selben Forscher (3) zwei Bakterienarten reingezüchtet, Baderium denitri- flcans a und ,:/ genannt, die imstande sind, und zwar a stärker als ß, den Salpeter zu zerstören. Als Nährboden benutzten sie Salpeterbouillon oder eine künstliche, aus Zitronensäure, Asparagin und anorganischen Salzen zusammengesetzte Flüssigkeit. Es ist schon auf S. 185 bemerkt 40 worden, daß Bad. denitrif. a nebst freiem Stickstoff' auch Stickoxyd bilden konnte, wenn ihm Asparagin geboten wurde. Gleichzeitig mit Gayon und DupETiT haben Deheeain und Maquenne (1) die Denitiifikation in Erde untersucht. Sie sind der Ansicht, daß die ZersKhung durch ein „ferment butyrique" verursacht werde, allerdings nicht direkt; aber der 45 durch diese Bakterienart gebildete Wasserstoff reduzierte in statu nas- cendi den Salpeter. Später hat Deheeain (1) diese Auffassung fallen lassen und spricht im allgemeinen von „ferments reducteurs", also von verschiedenen denitrifizierenden Bakterien. Mit den Tatsachen überein- stimmend, meint er, daß die Bakterien selbst den Salpeter zerstören, 50 und zwar zu dem Zwecke um dessen Sauerstoff zu benutzen. Im Jahre 1889 beobachtete Leone (2) eine Reduktion von Salpeter bis zur Bildung von freiem Stickstoff, jedoch ohne Bakterienzuchten anzulegen. Aus Ackererde schieden im Jahre 1892 Giltay und Aberson (1) einen Fig. 19. Bact. filefaciens. Zucht im Reagensglas in Salpeter-Bonillon ; zeigt am Grunde der Flüssigkeit einen Bodensatz und über der Oberfläclie starke .Schaumbildung. — Natürl. Größe. Nach Hj. Jensen. — 187 — BadUus deniirificans ab, welcher die ihm gebotenen Nitrate vollständig- zu elementarem Stickstoff reduzierte. Diese Bakterienart ist in künstlicher Nährflüssigkeit rein gezüchtet woiden, aber die bakteriologische Be- schreibung läßt sehr viel zu wünschen übrig. Daß die Denitrifikation nicht bloß eine wissenschaftlich sehr inter- 5 essante Erscheinung ist, sondern auch für die Praxis, für die Land- wirtschaft, von großer Bedeutung sein kann, wird erst durch die Ab- handlung von Beeal (1) aus dem Jahre 1892 deutlich. Später ist die Bewertung dieser Bedeutung für die Praxis zunächst in hohem Maße übertrieben und dann wieder in ihre natürlichen Grenzen zurück- 10 geführt worden. Breal, der übrigens gar nicht nach bakteriologischen Methoden arbeitete, hat nachgewiesen, daß Stroh und verschiedene andere PÜanzenstoff'e imstande sind, aus einer Nitratlösung den Stickstoff im freien Zustande abzuspalten; von den daraufhin geprüften Stoffen zeigte nur alter Dünger diese Eigenschaft nicht. Breal macht aus- 15 drücklich darauf aufmerksam, daß solche salpeterzerstörende Stoffe in der Ackererde großen Schaden anrichten können. Ohne übrigens diese Untersuchung von Breal zu citieren, führte P. Wagner (1) im Jahre 1895 den Beweis für diese Vermutung, indem er zeigte, daß größere Mengen von Mist, ganz besonders Pferdemist, bei io gleichzeitigem Zusatz von Salpeter oder anderen stickstoffhaltigen Stoffen die Stickstoffwirkung dieser letzteren ganz bedeutend herabdrücken. So ist z. B. in einem Versuch durch den schädigenden Einfluß des Pferde- kots die Stickstoffausnutzung herabgesunken bei Grünsubstanz von 38 Proz. auf 8 Proz. 25 ., Salpeterstickstoff „ 65 „ „ 30 „ Da Maekcker (1) die gleichen Eesultate erhalten hatte, ist es natürlich, daß die Denitrifikation die Aufmerksamkeit auf sich zog und viele Unter- suchungen hervorrief. Die erste eigentlich bakteriologische Prüfung der Frage verdanken wir Burri und Stutzer (1). Abgesehen von ver-30 schiedenen weniger richtigen Einzelheiten in ihren Arbeiten, die übrigens später teils von Stutzer selbst und teils von anderen berichtigt worden sind, haben diese zwei Forscher das große Verdienst, die Forschung auf eine richtige Bahn geleitet zu haben, und zwar durch Einführen des Arbeitens mit Reinzuchten und einer genauen Kennzeichnung der ge-35 züchteten Bakterien. Sie selbst haben zwei Arten beschrieben, die sie Bacillus deniirificaus I und II nennen. (Später durch Lehmann und Neumann in Baderhim deniirificans und Bad. Stützen umgenannt.) Diese zwei Bakterienarten zeigten einen merkwürdigen Unterschied: während Bad. Stützen, ganz wie die von Gayon und Dupetit und von Giltay4o und Aberson gezüchteten Bakterien, den Salpeter ohne Zusammenwirken mit anderen Bakterien spalten konnte, zeigte Bad. denitrifkrws diese Eigenschaft nur in symbiotischen Zuchten mit Bad. coli oder Bacillus typhi abdominalis. Die Erklärung hierfür ist durch Weissenbero (1) ge- geben worden, welcher fand, daß B. denitrificans wohl Nitrit aber nicht 45 Nitrat zerstören kann. Wenn aber zugleich eine reduzierende Bakterie, wie z. B. das B. coli, anwesend ist. kommt eine Denitrifikation der sal- petersauren Salze zustande, andernfalls nur der salpetrigsauren. Nach diesen ersten Untersuchungen ist dann eine beträchtliche An- zahl von denitrifizierenden Bakterienarten beschrieben worden, wovon 50 Lemmermann (1) eine Aufzählung gibt. Wie in der bakteriologischen Floristik überhaupt, wäre es auch hier sehr erwünscht, zu untersuchen, ob nicht mehrere von diesen Arten mit anderen, welche schon früher unter — 188 — anderen Namen beschrieben worden waren, identisch sind. Abgeselien von den schon erwähnten, durch Gayon und Dupetit, durch Giltay und Aberson und durch Bükri und Stutzer gezüchteten Arten sind u. a. neue Arten beschrieben worden: von Schirokikh (1) das Bad. Schv-okühi Je^sbih, 5 von Ampola und Garino (1) das -Z?«cl agile, von Sewerin (1) der Vibrio denitrificans, von Jensen (2) das Bad. filefaciens, das Bad. centroimndatum. das Bad. HarÜebii, das Bad. nitrovorum, von KtJNNEMAXN (1) der Bac. denitrificans III, von Ampola und Ulpiani (1) der Bac. denitrificans V, von Gran (1) der Bac. repens, der Bac. trivialis, der Bac. Hensenii, von ioIterson (1) der Bac. denitrofluorescens, der Bac. viüpinus und von Höf- IjICh (1) der Bac. proteus denitrificans, der Vibrio denitrificans II, der Bac. denitrificans. Daß Bad. coli commune, wie Wolf (1), Stoklasa (1) und Pennington und Küsel (1) es behaupten, den Salpeter nicht bloß zu Nitrit reduzieren sondern völlig- denitrifizieren könne, bleibt vorläufig issehr zweifelhaft. Dagegen ist dies für einzelne andere schon früher gut bekannte Bakterien sicher festgestellt, so z. B. für B. pyocijaneum. Denitrifizierende Bakterien sind in der Natur sehr allgemein ver- breitet; sie sind in der Luft, im Ackerboden, und zwar sowohl im ge- düngten als auch im ungedüngten (Höflich) gefunden worden. Hingegen 20 hat es den Anschein, daß ganz unkultivierte Erde solche Bakterien nicht enthalte (Jensen). Auch im Kanalwasser zufolge Iterson (1), im Meer zufolge Gran (1) und Bauer (citiert bei Weissenberg [2]) usw. hat man sie angetroffen. Eine ganz besondere Rolle spielt das Vorkommen auf Stroh (zuerst von Breal [1] nachgewiesen) und in Fäces von verschiedenen 25 Tieren. Es zeigte sich nach den Untersuchungen von Jensen (2), daß man nur bei den Herbivoren Denitrifikationsbakterien im Kot konstant findet; jedoch nicht in den Fäces von Omnivoren und von Carnivoren (Mensch, Hund, Löwe, Schwein, Maus, Meerschweinchen, Taube, Kanarien- vögel, Gans und Regenwürmer). Durch Fütterungsversnche am Menschen. 30 am Hunde und an Regenwürmern hat Jensen gezeigt, daß die betreffen- den Bakterien im Verdauungskanal dieser Wirte absterben. Das Verhalten der Denitrifikationsbakterien gegenüber Sauerstott' ist schon auf S. 186 erörtert worden; die Bakterien wachsen sehr gut unter aeroben Bedingungen, vermögen aber auch fakultativ anaerob zu 35 gedeihen, Avenn Nitrate oder Nitrite vorhanden sind. Die Salpeter- zersetzung muß also als ein Atmungsvorgang, als biotischer Prozeß, ge- deutet werden. Erwähnt sei hier, daß auch andere Auffassungen ver- treten worden sind. So hat K. Wolf (1) behauptet, daß die Deni- trifikation auf eine Zerstörung des Salpeters durch Stoffwechselprodukte 40 zurückgeführt werden könne, und er verallgemeinert seine Beobachtungs- ergebnisse dahin, daß „bei jeder Gärung, durch welche Organismen die- selbe auch hervorgerufen werden mag. das in der Zuckerlösung vor- handene Nitrat zerstört wird". Daß es sich in den A'ersuclien von Wolf um ganz andere Vorgänge als die eigentliche Denitrifikation handelt, 45 hat Weissenberg (2) gezeigt. Auch Pfeiffer und Lemmermann (1) und Stoklasa und Vitek (1) diskutieren die physiologische Bedeutung der Denitrifikation, ohne jedoch zu klaren Ergebnissen zu kommen. Eine absolut notwendige Bedingung für die salpeterzerstörende Wirksamkeit der Denitrifikationsbakterien ist die Anwesenheit von f,o assimilierbaren organischen Stoffen. ') lieber die Brauchbarkeit von ^) Nach Abschluß des Manuskriptes ist mir im Bot. Ceutralbl., 1904, Bd. 95, S. 157 ein Referat über eine Arbeit von Hiltnek und Störmek (1) zugegangen, wonach ein — 189 — verschiedenen von diesen ist eine ansehnliche Anzahl von üntersuchung-en ansg-eführt worden, Vielehe jedoch zu sehr verschiedenen Ergebnissen führten, je nachdem der Experimentator mit Reinzuchten gearbeitet hat oder nicht. Wenn Dp:hekain (1) z. B. angibt, daß Stärke von den betreitenden Bakterien verbraucht wird, so ist das nach Jensen (1) so s zu erklären, daß die Stärke, wie auch Glycerin, erst durch andere Bak- terien in organische Säuren umgebildet wird, welche nach allen Unter- suchungen eben vortrelt'liche Nährstoife für die üenitrifikationsbakterien sind. Etwas Aehnliches gilt wahrscheinlich auch für Stroh, Mist und andere natürliche Nährböden, in denen doch immer ein Reichtum von lo Fäulnisbakterien vorhanden ist, welche die schwer assimilierbaren organischen Stoife in leicht assimilierbare umwandeln können. Das Verhalten gegenüber einer großen Menge organischer Stott'e ist durch Salzmann (1) untersucht worden; dabei hat sich ergeben, daß die ver- schiedenen Bakterien gegenüber den dargebotenen Nährstoffen sich ver- 15 schieden verhalten. Wenn Krüger und Schneidewind (1) die Pentosane und Stoklasa (1) besonders die Xylose als Hauptnahrung für diese Bakterien betrachten, so ist dies wohl etwas einseitig, weil ja diese Stoife hier kaum eine größere Rolle als viele andere spielen. Zugehörige Bemerkungen betreffend die Vergärung von Cellulose durch denitri-io fizierende Bakterien findet man im § 75 des 9. Kapitels vorliegenden Bandes. Die drei Hauptbedingungen für die Denitrifikation sind also : 1. An- wesenheit von Salpeter; 2. Reichliche Mengen leicht assimilierbarer organischer Stoffe und 3. Sehr gemäßigtes Zutreten von Sauerstoff. Das 25 sind, wie man sieht, geradezu die den Bedingungen für die Nitrifikation entgegengesetzten. Wenn man jene drei Forderungen festhält, wird man leicht über die Bedeutung der Denitrifikation für den praktischen Ackerbau ins klare kommen können. Hierüber ist eine weitläufige Auseinandersetzung gepflogen worden. Nach den im Jahre 1895 durch 30 Wagner (1) und Maercker (1) angestellten Untersuchungen wurde wohl der der Landwirtschaft durch die Denitrifikation verursachte Schaden etwas übertrieben, obwohl es lange nicht, wie Deherain (2), Waring- TON (2) und RoGÖYSKi (1) behaupten, der Fall war, daß „die deutschen Agrikulturchemiker einstimmig" dieser Uebertreibung beitraten. Im 35 Gegenteil haben verschiedene deutsche Forscher, z. B. Pfeiffer und Lemmermann (2), ja, sogar Wagner selbst (2, S. 267) dasselbe wie Deherain und Rogoyski hervorgehoben, daß nämlich eine Denitrifikation nur durch solch große Düngermengen bewirkt wird, wie Wagner sie in seinen Versuchen benutzt hat. In der Praxis kommt solch starke 40 Düngung aber nicht vor; es ist also die eigentliche Denitrifikation auf dem Felde von gai- keiner oder nur einer sehr zufälligen und kleinen Bedeutung. Daß die Denitrifikation bei den Stickstoffverlusten des Stallmistes mitspielen sollte, ist, wie auch Behrens (1) angibt, sehr zweifelhaft. Die eine Voraussetzung für die Denitrifikation, die An- 45 Wesenheit von Salpeter, ist im Stallmist nicht gegeben, weil die Be- dingungen für eine Bildung von Salpeter hier so ungünstig als möglich sind; wie denn auch Deherain und Dupont (1) angeben, niemals Salpeter im Stallmist gefunden zu haben. Und ohne Salpeter im Stallmist gibt es natürlich auch keine Denitrifikation. Der einzige Fall, in welchem 50 Bodenbakterium gefunden worden sein soll, welches Nitrit unter lebhafter Gasbildung, ohne organische Substanz zu verbrauchen, vergären kann. — 190 — die Denitrifikation für den praktisclien Ackerbau von Bedeutung sein könnte, würde der (wenig- wahrscheinliche) sein, daß der Landwirt zu gleicher Zeit reichliche Mengen von Stallmist und von Salpeter mit- einander gemischt als Dünger verwendete. 5 § 52. Die Verarmung des Bodens an Nitraten durch die Assimilationstätigkeit von Mikroorganismen. Die Entbindung von freiem Stickstoit' bei der Fäulnis. Von viel größerer Bedeutung als die Denitrifikation ist in der Natur wahrscheinlich die Salpeterassimilation durch die Mikroorganismen. 1» Hierüber liegen jedoch sehr wenige zuverlässige Untersuchungen vor. Schon Berthelot (1) hat im Jahre 1888 nacligewiesen, daß in einem Topf mit Erde die organischen Stickstoffverbindungen auf Kosten des Salpeterstick- stoffes zunahmen; in seinem Versuche von 72,3 g auf 88,6 g organisch gebundenen Stickstoffs. Diese Wirkung schreibt er jedenfalls teilweise 15 den Mikroorganismen zu, und zwar vielleicht denselben, welche den freien Stickstoff aus der Atmosphäre binden können. Daß Bakterien Salpeter assimilieren können, wird von Flügge (1) bezweifelt, scheint aber nach den quantitativen Versuchen von Jensen (2) für Bakterien in P'äces von Menschen und Hunden nachgewiesen zu sein. Eine Assimilation des ao Salpeterstickstoffes durch Bakterien ist übrigens wiederholt festgestellt worden, so z. B. von Eogöyski (1), von Fhankland (1) u. a. Nähere Angaben darüber sind im § 87 des 14. Kapitels des I. Bandes zu finden. Die letzte Form von Stickstoffentbindung, Freiwerden von Stickstoff durch Fäulnis der organischen Stickstoffverbindungen, soll hier nur kurz •J5 erwähnt werden, weil sie im 16. Kapitel dieses Bandes ihre Erledigung finden soll. Zudem sind die darüber vorliegenden Befunde bis jetzt noch sehr unsicher; insbesondere ist zu bedauern, daß mit Eeinzuchten noch nicht Untersuchungen angestellt worden sind. Als Impfmaterial sind immer nur bakteriologisch wenig bestimmte Zusätze, wie ein Tropfen 30 einer Emulsion von faulendem Fleisch, Bodenauszüge etc., benützt worden. Einander scharf gegenüber stehen die Anschauungen einerseits derjenigen Forscher, welche ein positives Resultat, ein Freiwerden von Stickstoff, gefunden haben, und andrerseits derjenigen, welche zu einem negativen Resultate gelangt sind. Schon Reiset (1) fand im Jahre 1856 ein solches .iö Freiwerden von Stickstoff; seine Ergebnisse verallgemeinert er so stark, daß er schreibt: „Dans tous les cas, lorsqu'une matiere organique azotee eprouve la decomposition putride, une partie de son azote se degage ä l'etat gazeux." Auch später im Jahre 1889 findet er (3) bedeutende Stickstoffverluste in faulendem Fleisch und Pferdekot. Auch andere 40 Forscher haben einen solchen Stickstoftverlust in faulenden Eiweißstoffen festgestellt, so Deherain (3), Deherain und Dupont (1), Gibson (1) u. a. Zu der entgegengesetzten Ansicht gelangten Hüfner (1), Kellner und YosHii (1), Tacke (1), Immendokee (1) u. a. Endlich haben Schloe- siNG (3) und Lawes, Gilbert und Pugh wohl Stickstoffverluste ge- 45funden, aber nur ziemlich kleine. Wir müssen wahrscheinlich annehmen, daß die Vergärung der in Stallmist, Fleisch, Pflanzenteilen etc. ent- haltenen Eiweißstoffe je nach den verschiedeneu Bedingungen ganz ver- schieden verlaufen kann; auf der einen Seite steht ein (wahrscheinlich mit Entwicklung von Wasserstott' verbundenes) Freiwerden von Stick- 50 Stoff, auf der anderen Seite eine Gärung ohne einen solchen Verlust an — 191 — freiem Stickstoff. Inwieweit mm die verschiedenen physikalischen und chemischen Faktoren hier mitbestimmend sind, oder ob vielleicht ver- schiedene Bakterienarten, für sich allein oder in Symbiose mit anderen, diese Verschiedenheiten verschulden, wissen wir derzeit noch nicht. Daß die äußeren Bedingung'en nur in Laboratoriumsversuchen, und 5 zwar nur in tadellos angestellten Versuchen, so einfach vorliegen, daß man von den verschiedenen Formen der Umlagerung- des Stickstoffmoleküls jede für sich klar und deutlich zu erkennen vermag-, versteht sich von selbst. Darum bemerkt man auch in manchen Versuchen ein eig-en- artig-es ^^^echseln von Nitrifikation und Denitrifikation, woraus Leone (1) 10 Veranlassung genommen hat, diese zwei diametral entgegengesetzten Er- scheinungen denselben jMikroorganismen zuzuschreiben. Munro (1) be- merkte in Rohzuchten mit Urin und anderen Stoffen ein solches Wechseln bis zu dreimal, und auch Richards und Rolfs (1) fanden dasselbe. Wenn dies aber schon iii Laboratoriumversucheu der Fall ist, wie viel 15 komplizierter sind dann erst die Verhältnisse im Boden und im Stall- mist (siehe den 5. Abschnitt dieses Bandes), jenen zwei für die Land- wirtschaft so wichtigen A^'erkstätten für alle diese Mikroorganismen. Hier spielen ja nicht allein die in diesem Paragraphen erwähnten Bakterien eine Rolle, sondern auch die Nitrifikationsbakterien, die 20 ammoniakbildenden Organismen (s. Bd. I, S. 310—312), über die uns Makchal (1) schöne Untersuchungen geliefert hat, und viele andere Kleinlebewesen. Literatur zum Kapitel Denitrilikation und Stickstoffeutbindung. =^4mpola und Garino, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1896, Bd. 2, S. 670. *Ampola und Ulpiaui, (1) Gazz. cbim. ital.. 1898, S. 41U. * Behrens, fl) Arb. d. D. Landw.-Ges., 1901, Heft 64. *Berthelot, (1) Comptes reud. de l'Ac, 1888, Bd. 106, S. 638. *Breal, (1) Ann. agron.. 1892, Bd. 18, S. 181. --^Biirri und Stutzer, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt.. 1895, Bd. 1, S. 257. *l)eherain, (l)Ann. agron., 1897, Bd. 23. S. 49. — (2) Ebenda, 1898, Bd. 24, S. 130. — (3) Ebenda, 1898, Bd. 24, S. 401. *Deheram und Diipont, (1) Ann. agron.. 1899, Bd. 25, S. 401. *Deherain und Maqueune, (1) Ann. agron.. 18S3, Bd. 9, S. 6. *l)ieudouue, (1) Arb. Kais. Ges.-Amt., 1895, Bd. 11, S. 508. •"•'Dubrunfaut, (1) Comptes rend. de TAc, 1868. Bd. 66, S. 275. * Fichtenholz, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1899. Bd. 128. S. 442. *Flüg-ge, (1) Die Mikroorganismen. 1896, 3. Aufl., Bd. 1, S. 119. *rranklau(l, G. C. und P. F., (1) Z. f. Hyg., 1889, Bd. 6, S. 373. * Frankland, P. F., (1) Cbem. News, 1888, Bd. 57, S. 89. *&ayon und Dupetit, (1) Comptes rend. de TAc, 1882, Bd. 95, S. 644. ~ (2) Ebenda, 1882, Bd. 95, S. 1365. — (3) Recherches sur la reduction des nitrates par les infinements petits, Nancy 1886. *(iibson, (1) On the liberation of Nitrogen during tbe process of putrefaction, 1893; Wollnys Forschungen, 1895, Bd. 18, S. 106. *Giltay und Aberson, (1) Arch. neer- landaises, 1892, Bd. 25, S. 341. *Goppelsröder, (1) Poggendorffs Ann., 1862, Bd. 115, 8. 125. *Grran, (1) Bergens Museums Aarbog, 1901, Nr. 10. *Heraeus, (1) Z. f. Hyg., 1886, Bd. 1, S. 193. *Hiltuer und Stürmer, (1) Arb. a. d. Biolog. Abt. a. Kais. Ges.-Amt, 1903. Bd. 3, H.5, S. 445. * Höflich, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1902, Bd. 8, S. 245. *HüJfner, (1) .J. f. prakt. Cbem., 1876, Bd. 13, S. 292. *Inimendorff, (1) J. f. Landwirt- schaft. 1893. Bd. 41, S. 1. *Iterson, (1) Versl. v. d. kon. Akad. v. Wetensch. te Amster- dam, 1902, Bd. 11, S. 135. *Jensen, Hj., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1897, Bd. 3, S. 622. — i2) Ebenda. 1898. Bd. 4, S. 401. * Jordan und Richards, (1) Rep. Mass. State Board of Health, 1890. S. 865. * Kellner, 0., imd Yoshii, T., (1) Z. f. physiolog. Cbem., 1888, Bd. 12, S. 95. =•= Krüger und Schneidewind, (1) Landw. Jahrbücher, 1899, Bd. 28, S. 217. -'KUnneniann, (1) Landw. Versuchsstationen, 1898, Bd. 50, S. 65. * Laurent, (1) Bull, de l'Acad. Roy. de Belgique, 1890, 3. ser., Bd. 20, S. 309. — (2) Ebenda, 1890, 3. sei;., Bd. 20, 8. 478. - (3) Ebenda, 1891, 3. ser., Bd. 21, 8. 337. *Lawes, Gilbert und Warington, ( liOntbeamount andcomposition of therain-anddrainagewaters, London 1892. Siehe König: Wie kann der Landwirt den Stickstoff Vorrat . . . 1893. * Lemmerniann, (1) Kritische Studien über Denitrifikationsvorgänge, Habilitationsschrift, Jena 1900. * Leone, (1) Gazz. chim. ital., 1886, Bd. 16. S. 505; siehe Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1887, — 192 — Bd. 20, S. 226. — (2) Atti d. E. Accad. dei Liiicei, Reudiconti, 1889, II. Sera., S. 171 : siehe Ber. d. Deut.'^ch. Cham. Ges., 1890, Bd. 23, S. 179. *Lutz, (1) Comptes rend. de TAc. 1898, Bd. 126, S. 1227. *Maasseii, (1) Arb. Kais. Ges.-Amt, 1901, Bd. 18, S. 21. *Maercker, Jahrbuch d. agrikulturchem. Stat. in Halle, 1896 und 1897. *MarchaI, (1) Bull, de l'Ac. Roy. de Belgique, 1893, 3. ser., Bd. 25, S. 727. *Marpmanii, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1899, Bd. 5, S. 67. *Meiisel, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1875. Bd. 81, S. 533. *Munro, (1) Ann. agron., 1887, Bd. 13, S. 113. *Pennington und Kiisel, (1) Journ. Amer. Chem. Soc, 1900, Bd. 22, S. 556. * Pfeiffer und Lemmerinann, (1) Landw. Versuchsstationen, 1898, Bd. 50, S. 115. — (2) Ebenda, 1900, Bd. 54, S. 462. * Reiset, Comptes rend. de l'Ac, 1856, Bd. 42, S. 53. — (2) Ebenda, 1868, Bd. 66, S. 177. — (3) Ebenda, 1889, Bd. 108, S. 708. * Richards und Rolfs, (1) Techn. Quart., 1896, Bd. 9, S. 40: siehe Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1896, Bd. 2, S. 709. *Rogöyski, (1) Bull, de l'Acad. des sc. de Cracovie. 1899, S. 385. *Rubiier, (1) Arch. f. Hyg., 1893, Bd. 16, S. 62. *8alziiiann, (1) Chem.-phys. Unters, ü. d. Lebensbeding. v. zwei Arten denitrif. Bakt., Dissert., Königsberg 1901. * Schiroliikh, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1896, Bd. 2, S. 204. *Schloesin^, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1868, Bd. 66, S. 237. — (2) Ebenda, 1873, Bd. 77, S. 353. — (3) Ebenda, 1889, Bd. 108, S. 205 u. 261. *Sewerin, (1) Centralbl. f. Bakt, 2. Abt., 1897, Bd. 3, S. 517. — (2) Ebenda, 1904, Bd. 11, S. 451. * Springer, (1) Ref. in Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1883, Bd. 16, S. 1228. *Stoklasa, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1898, Bd. 4, S. 817. *Stoklasa und Yitek, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1901, Bd. 7, S. 257. * Tacke, (1) Landw. Jahrbücher, 1887, Bd. 16, S. 917. * Wagner, P., (1) Deutsche landw. Presse, 1895, S. 92. — (2) Landw. Versuchsstationen, 1897, Bd. 48, S. 247. *Waring'tou, (1) The chem. actions of some microorganisms, London 1888; siehe Chem. News, 1888, Bd. 57, S. 246. — (2) Ann. agron., 1898,' Bd. 24. S. 145. * Weissenberg, H.. (1) Arch. f. Hyg., 1897. Bd. 30, S. 274. — (2) Centralbl. f. Bakt. 2. Abt, 1902, Bd. 8, S. 166. * Wolf, Kurt (1) Hyg. Rundschau, 1899, Bd. 9. S. 538 u. 1169. • ' ZAveiter Absclinitt. Die Eiseiibakterieii. Der Kreislauf des Schwefels. i Manuskripl- Einlauf : 13. Sept. 1904.) 7. Kapitel. Die Eisenbakterien, Clado trieb een, Streptotricheen und Actinomyceten. Von Dr. W. Kullmann iu München. (Mit Tafel VI.) § 53. Morphologie der Eiseuljakterien. Erst der neueren Zeit war es vorbehalten, die in der Uebersclirift dieses Kapitels genannten Gattungen so scharf zu kennzeichnen, daß jetzt eine genaue Unterscheidung- ermöglicht wurde. Es ist ein Ver- dienst Alfe. FiscHEß's und Migula's, daß sie durch Aufstellung- ihrer s Bakteriensysteme (s. Bd. I, S. 144 u. 145) auch die bestimmtesten Unter- scheidungsmerkmale für die zunächst zu besprechenden Eisenbakterien festlegten. In betreff dieser ist bekannt, daß schon Ehrekberg (1) auf fädige Bakterien aufmerksam machte, welche unter normalen Wachstums- verhältnissen rostfarbige Scheiden besitzen. Später folgten Cohn (1) und lo Zopf (1), und Winogkadskt (1) verdanken wir die erste genauere physio- logische Untersuchung- dieser Gruppe, wobei er die früher hierüber er- schienenen Arbeiten genau würdigte. Während Fischer die Eisenbakterien der Familie der Tricho- bacteriaceen oder Fadenbakterien zuteilt (Fäden unbeweglich, starr, is in eine Scheide eingeschlossen), reiht sie Migula in die Familie der C h 1 a m y d b a c t e r i a c e e n ein und unterscheidet zwei Gattungen, deren erste, Clüamydotlirix, sich dadurch auszeichnet, daß bei ihr die Zellen zylindrisch, unbeweglich und zu unverzweigten, von dicken oder dünnen Scheiden umschlossenen Fäden angeordnet sind, welche einen Gegensatz 20 von Basis und Spitze nicht erkennen lassen. Bei dieser ersten und der später folgenden zweiten Gattung, Crcnothrix. erfolgt die Vermehrung- durch unbewegliche Gonidien, welche unmittelbar aus den vegetativen LAFAR. Handliucli der Teclmischen :.rykoloidc. Bd. III. 13 - 194 — Zellen hervorgehen und, ohne eine Ruheperiode durchzumachen, zu neuen Fäden auswachsen. Zu der Gattung Chlamydothrix rechnet Migula die LeptotJirix (Chla- mydoihrix) ochracea Kützing. Diese hat farblose, zylindrische, zu Fäden 5 angeordnete Zellen, mit dünner, farbloser, im Alter dick und gelb bis braun werdender Scheide. Die jungen Fäden sind etwa 8 f.i dick; die Scheide ist an ihnen oft kaum erkennbar, ebensowenig eine Gliederung in einzelne Zellen. In den älteren Fäden wird die Scheide durch Ein- lagerung von Eisenoxydhydrat gelb bis braun und oft doppelt so dick 10 als die Zellen selbst. Die Vermehrung erfolgt bei dieser Art durch un- bewegliche, eiförmige Gonidien, die oft an den leeren Scheiden selbst auskeimen; sie werden durch Strömungen an andere Gegenstände, Wasserpflanzen, Algen usw., gespült und kleben hier fest. Sie teilen sich dann einfach in derselben AVeise wie die vegetativen Zellen und 15 wachsen zu neuen Fäden aus. Die eisenhaltigen Scheiden sind sehr widerstandsfähig und zerfallen langsam, so daß die gelbbraunen Massen, welche diese Art in eisen- haltigen Wässern bildet, zumeist aus den leeren Scheiden bestehen; in dem ockergelben, von dieser Bakterienart bewohnten Schlamme sieht 20 man daher häufig noch ungeheure Massen leerer Scheiden, welche sich lange Zeit unzersetzt halten können. Diese Art ist das am häufigsten vorkommende Eisenbakterium. Nun hat Hansgieg die Leptothrix ochracea Kützing und die Gallio- nelJa ferruf/inca Ehreneeeg in eine Art vereinigt, indem er letztere als 25 einen Entwicklungszustand der ersteren bezeichnete. Migula (1) dagegen schied, wie vorstehend ausgeführt, die Leptothrix ochracea von der Algen- gattung Leptothrix aus und benannte sie Chlamydothrix ochracea, bezeich- nete aber die GaUioneUa ferruginea Ehrenberg als Chlamydothrix fcrru- ginea, weil beide zwar wesentlich verschieden sind, aber doch einer 30 Gattung angehören. Diese letztere bildet feine, hellgelbliche bis braune Fäden, in denen eine Gliederung auch nach Anwendung von Reagentien nicht erkennbar ist. Bei schwacher Vergrößerung betrachtet, erscheinen die Fäden in zweierlei Gestalt; die einen stellen sehr zarte, unregelmäßig 35 gewundene, gelbliche, ungegliederte Fäden von etwa 1 fi Dicke dar, die teils einzeln liegen, teils zu kleinen Flock chen vereinigt sind, während die anderen als sehr feine, aus einzelnen Gliedern deut- lich zusammengesetzte Ketten sich erweisen, die aber doch mehr als doppelt so dick wie die einfachen Fäden sind. Beide Formen scheinen 40 ohne Zusammenhang zu sein, bis man solche Präparate mit stärkeren Systemen untersucht ; die scheinbaren Ketten lösen sich dann in Schrauben auf, die aus zwei eng umeinander geschlungenen Fäden gebildet werden, wie solche auch vielfach bei Spirnlina vorkommen. Auch die Schleifen und Oesen finden sich wie bei dieser letzteren an dem einen Ende der 45 Schraube wieder. Die ganz locker gewundenen Schrauben bilden den Uebergang zu den freien, nur mehr oder weniger regelmäßig gekrümmten Fäden, w^elche oft noch einige Verschlingungen zeigen, ohne daß man dabei aber von Schrauben sprechen könnte, ja manchmal sind sie ganz frei und ziemlich gerade. Worauf dieses wechselnde Verhalten zurück- 50 zuführen ist, läßt sich schwer entscheiden. Vielfach wird angenommen, daß Kontaktreize auslösend wirken. Nachdem es Migula (1) gelungen ist, an lebendem Material an Ort und Stelle des Vorkommens das Vorhandensein einer allerdings außer- — 195 — ordentlich zarten Scheide nachzuweisen, sah er sich veranlaßt diese Art in eine Gattung- mit Leptothrix ochracea zu vereinigen. In der neuesten Zeit wurden unsere Kenntnisse über die Eisen- bakterien im allgemeinen und über ChJatmjdothrix oder Gallionella im besonderen durch die Arbeiten von Adlee (1) und Schorler (1) ganz 5 wesentlich erweitert. So fand Adler die Gallionella ferruginea in den verschiedensten Kisenwässern. und zwar g-elang- es ihm, sie in 12 von 41 untersuchten Wässern konstant nachzuweisen; er schließt daher, daß sie ein weit- verbreiteter Organismus sei, welcher besonders in dem in Flaschen a b g e - lo füllten Eisenwasser sich stark vermehrt und bei der mangelhaften Halt- barkeit der Eisenwässer in Flaschen eine große Eolle spielt. Ebenso fand sie Schorler häufig- bei Untersuchungen der Wässer des Elbtal- kessels. Die zweite in eisenhaltigen Wässern vorkommende Gattung, is Crenothrix, charakterisiert Migula (1) als fadenbildende Bakterien, ohne Verzweigung, mit Gegensatz von Basis und Spitze, festsitzend und nach dem freien Ende allmählich dicker werdend. Scheide ziemlich dick, leere Scheiden oder solche von älteren Fäden in eisenhaltigen Wässern mit Eisenoxydhydrat, FeofOH)^;, durchsetzt. Zellen zylindrisch bis schwach 20 scheibenförmig-. Vermehrung durch unbewegliche Gonidien von meist kuglig-er Gestalt, die aus den vegetativen Zellen durch Teilung und Abrundung hervorgehen. Dabei teilen sich die Zellen dickerer Fäden nach drei Eichtungen des Raumes, die dünneren aber nur senkrecht zur Längsrichtung des Fadens; die Gonidien werden entleert und keimen 25 sofort, oft noch an der Scheide des Mutterfadens, wieder aus (s. Bd. I, S. 126 u. 127). Die einzige bis jetzt bekannte Art, Crenothrix polyspora Cohn oder Lepiothrix Knkuiana Rabenhoest, kommt in festsitzenden, später auch losgerissenen Fäden vor, welche durch Ockereinlagerung (s. Taf. VI, 30 Fig. 1) in den Scheiden gelbliche bis bräunliche Raschen bilden, die an der Spitze 1,5—5 /< und an der Basis 4— 9 /n dick sind. Eigentümlich ist der Umstand, daß bei der Gonidienbildung nur in den stärkeren Fäden eine Teilung nach drei Richtungen des Raumes stattfindet. Die Gonidien selbst sind sehr ungleich dick, meist rund, zuweilen etwas 35 länglich. Die Scheide ist an den dünnen Fäden sehr zart, an den dicken deutlich konturiert. Junge Fäden zeigen öfters an der Spitze keine Scheide. Die Raschen haben meist nur eine Länge von 2 — 3 mm. Aus der vorher erwähnten Arbeit von Schorler ist bezüglich der Crenothrix polyspora zu ersehen, daß sie als festsitzende Pflanze sich zu- 40 erst in den Brunnen auf dem Brunnenboden einstellt und hier schon lange eine üppige Vegetation erzeugen kann, ohne daß solche bemerkt wird. Mit den üblichen Probeentnahmen für bakteriologische Zwecke ist ihr gegenüber nichts zu machen, und muß man sich, da ihre Keime sich wohl dem Wasser beimischen, aber auf den gewöhnlichen Nährböden 40 nach den bisherigen Erfahrungen nicht zur Entwicklung gelangen und so nachweisbar werden, eines sogenannten Grund- oder Schlammschöpfers, Avie er zum Sammeln von Diatomeen und anderen Bodenalgen benutzt wird, bedienen. Um bei der Probeentnahme aus mehreren Brunnen eine Verschleppung der Crenothrix durch den Schlammschöpfer zu vermeiden, so ist jedesmalige Sterilisation desselben erforderlich. Wird mittels dieses Instrumentes ein Bodenschlamm, welcher die Crenothrix polyspora enthält, in die Höhe befördert, so zeigt er sich gelb bis graubraun oder dunkel- 13* - 196 — braun, ja fast schwarz. Im ersteren Falle zeigen sich sogar einzelne grau weiße Flocken; diese verschiedenen Färbungen sind sehr erwähnens- wert und in dem wechselnden chemisch-biologischen Verhalten des Orga- nismus begründet, worauf später eingegangen wird. Beim Untersuchen öder grauen Flocken unter starker Vergrößerung fand Schoklee das typische Bild der Crenothrir, wie es seit Cohn gewöhnlich gezeichnet wird : farblose, un verzweigte Fäden, die nach dem freien Ende allmählich dicker werden und hier in reicher Menge die kleinen, kugeligen Gonidien enthalten. Dazwischen liegen zahlreiche Haufen von ausgetretenen 10 Gonidien, welche zusammenhängende Zooglöen bilden. Diejenigen Fäden, welche keine Gonidienbildung aufweisen, sind gleichmäßig dick und ent- halten Zellen, welche bis zweimal so lang als breit sein können, öfters aber breiter als lang sind. Am häufigsten traf Schokler die gonidien- bildenden Fäden im Monat April an. Ob auch anderwärts Crenothrix 15 zu gewissen Zeiten erhöhte Wachstums- und Vermehrungsperioden zeigt, konnte der Forscher aus der Literatur nicht ersehen. Nur Zopf er- wähnt, daß braune, eisenhaltige Fäden mit ihren dicken, undurch- sichtigen Scheiden, welche er als winterliche Dauerzustände ansieht, im Frühjahr zu farblosen Fäden in üppigster Weise auswachsen und 20 dürfte gerade dieser Punkt in Hinsicht auf anzuwendende Vertilgungs- maßregeln genauer zu prüfen sein. Auch diese farblosen Fäden werden durch die bekannte Eeaktion mit gelbem Blutlaugensalz und Salzsäure schwach blau gefärbt. In den hellbraunen Maßen finden sich viele durch Eisenhydroxydeinlagerung gelbbraun gefärbte Fäden neben farb- 25 losen, oder die Fäden sind an der Spitze farblos und weiter ab- wärts deutlich gelb gefärbt. Nach Cohn sind die gefärbten Fäden die älteren. Dagegen treten in den dunkelbraunen und schwarzen Massen die farblosen Fäden ganz zurück und die gonidien bildenden fehlen meist ganz. Sehr auffallend ist die verhältnismäßig sehr be- 30 deutende Dicke der intensiv braun gefärbten Fäden, und nach Bakterien- zellen sucht man vergebens, da die schwarzen Massen meist nur aus leeren Scheiden, wie ja auch schon früher bekannt, bestehen. Im physiologischen Teile wird die quantitativ verschiedene Auf- speichertmg von Eisen und Mangan bei dieser Gattung noch aus- 35führlich besprochen werden, und da Jackson (1) ebenso wie Beythien, Hempel und Kkaet (1) bei ihren Untersuchungen Cre;?o!^Är?.r-Scheiden mit einem außerordentlich hohen Mangan gehalt fanden, glaubte Jack- son eine besondere Crenothrix manganifera aufstellen zu dürfen, was jedoch ScHOßLEE für nicht gerechtfertigt hält, da das einzige morpho- 40 logische Unterscheiduugsmerkmal in der größeren Dicke der Fäden resp. Scheiden beruht. Weil aber die äußere Membranschicht der Bakterien- zelle, je nach der Natur des Nährbodens, eine recht verschiedene Quell- barkeit besitzt und dadurch bei derselben Art dicker und dünner werden kann, so darf man die sog. Crenothrix manganifera nicht einmal 4oals besondere physiologische oder biologische Rasse der Crenothrix pohj- spora ansehen, da neuerdings Adlee fl) nachgewiesen hat. daß die zu den Flagellaten gehörige Antophysa vegetans, welche in ihren Gallert - hüllen oft Eisen aufspeichert, dieses durch M a n g a n ersetzen kann, wobei ebenfalls, wie bei Crenothrix, eine beträchtliche Scheidenverdickung ein- 50 tritt. Hieraus folgert Schorler, daß diese Erscheinung nur der Elin- wirkung einer solchen Lösung und nicht einer besonderen Fähigkeit der sog. Cren. manganifera zuzuschreiben sei, da man sonst auch die eisen- — 197 - freien Crenotlirixfäden als verschieden von denen mit Eiseneinlagerung- betracliten müsste. Ein recht abweichendes Aussehen zeigte eine Crcnothrix, welche aus einer neuen Wasseranlage unterhalb Hosterwitz a. d. Elbe stammt. Beim Absetzen des Bodenschlammes bildete sich eine sehr feine, körnige, 5 fast schleimige oberste Schicht, deren mikroskopische Untersuchung etwas gekrümmte 2 — 300 ,/< lange Fäden von fast wurmartigen Aussehen und bis zu 15 II Dicke ergab. Die äußeren Umrisse waren wenig scharf, meist verschwommen, im Inneren zog sich ein deutlich wahrnehmbarer ca. 2 jtt dicker Kanal von einem abgerundeten Ende zum anderen, derio aber inhaltslos erschien, bis sich bei sehr starker Vergrößerung eine feine, aber spärliche Körnelung erkennen ließ. Nach Auffindung braune r Fadenstücke gleichen Baues bestätigte es sich, daß die farblosen, dicken Fäden, trotz ihres so abweichenden Aussehens, doch der Creno- thrix pohjspom angehörten, und die Annahme erschien berechtigt, daß 15 die Eiseneinlagerung durch Einwirkung kohlensäurehaltigen Wassers verloren gegangen sei. Auch hier zeigte es sich, daß der verschiedene Gehalt des Wassers an gelösten Nährstoffen die größere oder geringere Ueppigkeit der Vegetation bedinge. Den sehr eingehenden Untersuchungen Schoklee's ist eine wesent-20 liehe Bereicherung unserer Kenntnisse über diese Bakteriengruppe zu verdanken, indem es ihm ferner gelang, eine neue Gattung, Clonotlmx [don = Zweig, ihrix = Haar), reinzuzüchten; er wählte diesen Namen, um dadurch die nahe Verwandtschaft zu Crenoihrix und Cladothrix an- zudeuten. Damit bestätigte Schorlee die von Migula in seinem System 25 aufgestellte Behauptung, daß Cladothrix dichotonia eine S a m m e 1 s p e c i e s sei und neben echten Eisenbakterien auch solche Arten, die nicht Eisen speichern, enthalte. Nach Schoelee zeigt sich bei allgemeiner äußerer Betrachtung das Bild eines Crenothrix-'Fs.deTis ; junge Fäden sind nur ca. 2 — 3 ,« dick, ältere bis zu 5 — 7 /.i, und solche mit Mangan -30 speicherung werden bis zu 24 ,« Dicke beolaachtet. Außerdem sind die Fäden dichotom verzweigt wie bei Cladothrix, die Verzweigungen sind nicht selten und liegen manchmal dicht übereinander; ihre Entstehung dürfte ähnlich wie bei CJadothrix verlaufen. Da an der Verzweigungs- stelle die Gallertscheide häufig dicker als über oder unter derselben ist, 35 so kommen keulenförmige Anschwellungen zustande. Auch hier trat die bekannte Blaufärbtmg durch Blutlaugensalz tmd Salzsäure, wenn auch manchmal etwas langsam, ein. Die Stäbchen oder Zellen i n den Fäden sind lang oder kurz zylindrisch bis scheibenförmig und ca. 2 1.1 dick. Die Länge der Zellen wechselt stark; gewöhnlich sind die Zellen eines 40 Zweiges mit denen im Hauptfaden gleichgestellt. Immer aber sind die Zellen auch ohne Behandlung mit Salzsäure in den Scheiden deutlich wahrnehmbar und vermögen auch aus den letzteren auszuschlüpfen, so daß sie sich wie bei Crenothrix in den Absätzen finden. Aus jeder aus- schlüpfenden Zelle kann ein neuer Faden entstehen, meistens jedoch 45 scheinen sich die Gonidien aus den flachscheibenförmigen Zellen durch Teilung und Abrundung zu bilden, wobei die Teilungsrichtung parallel zur Längsachse des Fadens resp. Zweiges erfolgt. Diese Gonidien sind es besonders, welche in Verbindung mit der dicken, eisen- und m an gan haltigen Scheide und den kurzenao scheibenförmigen Zellen die Gattung Clonothrix von Cladothrix unterscheiden. Büsgen (1) und Höflich (1) stellten fest, daß Cladothrix niemals derartige kleine, kugelförmige Gonidien oder Mikrokokken sondern — 198 — nur einzelne lang zylindrische Zellen des Fadens bildet, die seitlich unter einem Pol ein Geißelbüschel bekommen und als schwärmende Sporen aus dem Faden austreten. Letztere aber kommen weder bei Creno- thrix noch bei Clonoihrix vor. Für die einzige bis jetzt gefundene Art 5 Clonothrix fusca gibt Schoblek folgende ^Merkmale : Fäden und Aeste von wechselnder Dicke, an der Basis mit der Scheide durclischnittlich 5 — 7 (.1 dick, an der Spitze sich auf 2 (.l verschmälernd, an alten Scheiden mit Manganeinlagerung sind jedoch sogar 24 f^i Breite festgestellt worden. Farbe der Fäden je nach dem Alter von farblos bis dunkelbraun 10 wechselnd. Zellen ca. 2 ;« dick und gewöhnlich 6—8 /t lang, es kommen jedoch auch Längen von 12—20 (-i vor. Dicke der scheibenförmigen Zellen meist größer als 2 (.i. Die verzweigten Fäden bilden Eäschen bis zu 2,5 mm Länge. Letztere bilden in den Dunkelräumen der Wasser- werke graue bis dunkelbraune und schwarze, lockere Schlammabsätze, 15 ganz so wie Crenoihrix und häufig in deren Gesellschaft. Bis jetzt nur in einem Wasserwerk von Dresden und Meißen gefunden, wahr- scheinlich aber weit verbreitet. Hiermit dürfte wohl die morphologische Behandlung der Eisen- bakterien, soweit unsere Kenntnisse' bis jetzt reichen, für die vorliegenden 20 Zwecke genügend erschöpft sein. § 54. Morphologie der Grattuiig Cladotlirix. üebergehend zu der Gattung Cladofhnx, muß deren Morphologie in unserer Betrachtung ein etwas breiterer Raum gewährt werden, weil sie in den letzten Jahren genauer untersucht wurde und hierdurch die 25 bis dahin bestandene Unklarheit in der Unterscheidung der Clado- tricheen und Streptotricheen, resp. Actin omyceten, belieben worden ist. Außer FLÜacE (1), Büsgen (1), Hueppe (1) und Migula (1) hat in letzter Zeit ganz besonders K. Hoeflich (1) diese Gattung bearbeitet, 30 so daß nunmehr ein klares Bild vorliegt. Alle bis jetzt bekannten Cladotricheen finden sich im Wasser und sind farblose, Eisen oder Schwefel nicht enthaltende Faden- bakterien, deren gleichmäßige Zusammensetzung aus Stäbchen durch Reagentien deutlich gemacht wird (Bildung von Zellverbänden; vgl. 35 Bd. I, S. 98 u. 99). Migula und Schokler rechnen, wie im vorher- gehenden Paragraphen erörtert worden ist, allerdings einzelne, bisher zu Cladothrix dklwtoma gezogene Formen zu den Eisenbakterien. Den Charakter dieser Gattung im Gegensatz zu den vorher be- schriebenen Eisenbakterien bildet das Vorkommen der falschen oder 40 pseudodichotomeu Yerzweig'img-, Pseudoramifikation {Fig. 20). Diese besteht darin, daß an irgend einer Stelle eines Fadens die Ver- bindung zweier Zellen sich lockert und die letzteren sich gegeneinander verschieben, worauf die beiden oder auch nur eine der einseitig frei- werdenden Polzellen selbständig weiter wachsen, meist ohne sich an der 45 Teilungsstelle ganz voneinander zu trennen. Hierdurch entstehen vielfacli verästelte und verschlungene Fadenmassen, welche jedoch mit den echten Verzweigungen, wie später gezeigt wird, nichts gemein haben, früher jedoch sehr häufig damit verwechselt wurden. Der zweifelloseste Vertreter dieser Gattung ist neben SphaerotiJus 50 natans, welcher nach Migula (1) und Fischer (1) auch zu den Cladotricheen — 199 — zu rechnen ist, die Cladofhrix dichotoma Cohn oder SpJmeroiilus dicJtotomns (Cohn) j\[iGULA. Der Name Cladothnx war bereits an eine Phanero- gamengattung vergeben, weshalb im streng systematisclien Sinne der KüTziNG'sche, übrigens auch ältere Name Sphaeroiilus vorzuziehen ist. Sie ist in stehenden und fließen- 5 ^ ^ } 5 den Gewässern , die mehr oder M / I weniger reich an organischen \i I X \l Substanzen sind, häutig anzu- V \/ e^ \ \ \^ \ ^ treffen und bildet meist 1 — 3 mm / \ j / I / hohe, festsitzende Rasen, kommt 10 ^ >\ \ f \y aber auch in freischwimmenden "^-v.^ \ I / / Flöckchen vor. Bei ungestörter \ "^"^\ / ' Entwicklung entstehen schöne, \ \ I j / baumartig verzweigte Formen, I M ' /-^ die durch eine dünne Scheideis ^x 1 » /^— zusammengehalten werden. Die ^. \ \ z' ~~"" Fäden sind gleichmäßig aus ^ \ \ \ ^ ^ / stäbchenförmigen Gliedern zu- ^v. \ ' \l 1/ sammengesetzt, die sich loslösen *^*>^\ ^ '/ j und einige Zeit frei beweglich 20 , \v \ ^ / y ^^^^^ ' ^^^ ^^^ ^^^^^ mittelst einer ^ \\ j / ^-^'' von ihnen ausgeschiedenen, schlei- ^. \\ I I y migen Substanz festsetzen. Bus- \ \ j / GEN (1) gelang es zum erstenmal, ^^i^.^ \ ^. / die Cladothnx dicliotoma rein zu 25 ^<^ » / züchten. Nach seinen Angaben ^>. 1 / wachsen die Cladothrix-F Mtw in \ I / einer nicht zu festen, mit wenig \ 1^ Fleischextrakt versetzten Gela- \ I tine ohne merkliche Verflüssigung 30 \ des Nährbodens zu anfangs kreis- Fuj. 20. Schema der falschen runden, weißen Flocken heran, Verzweigung bei Cladothrix dichotoma. welche nach einigen Tagen Höfe (Aus Zopf, Spaltpilze.) ^^^ FMen bekommen, die nach allen Seiten ausstrahlen. An 35 den weißen Flocken läßt sich ein opakes Zentrum von einem halb- durchsichtigen Hofe unterscheiden, der in den Strahlenkranz übergeht. In Stichzuchten nimmt die Länge der Fäden von der Oberfläche des Nährbodens nach dessen Innern zu ab, und die Kolonien ragen nicht über die Gelatine hervor. Die einzelnen Kolonien bestehen aus ver-40 schieden starken Fadenbündeln und vielfach gebogenen Einzelfäden, die sich durch homogenen, körnchenlosen Inhalt und spärliche Verzweigung auszeichnen und streckenweise in Stäbchenhaufen übergehen. Außen werden die Fäden von einer häutigen Scheide begrenzt, welche an der Fadenspitze offen ist, und innerhalb deren die einzelnen Stäbchenglieder 45 ein ziemlich selbständiges Dasein führen. Es scheint, daß ein jedes wächst und sich quer teilt; den hierzu erforderlichen Raum gewinnt es dadurch, daß es einen Teil der spitzen wärts von ihm befindlichen Stäbchen aus der Scheide hinausdrängt, oder dadurch, daß es an seinem Nachbarstäbchen seitlich vorüber zu wachsen versucht. In letzterem 50 Falle kann durch den Druck die in der Gelatine ohnehin nur schwach entwickelte Scheide eine Zerreißung erfahren, welche zum Austreten von Stäbchen führt {Ficf. 21). In Wasserzuchten eilen die auf die eine — 200 — Nach der An- dorn« zu ihrer Entwicklung' 25scliwache Bouillon verlange extrakt auf 1 Liter Wasser). Fig. 21. Claclothrix dichotoma. Cohn. Abgliederung der Sehwcärmstäbchen am Eude eines Fadens, s, die auf- gelockerte Scheide; g, die Schwärmstäbchen mit ihren seitlich sitzenden Geiijelnc. Geißelfärbung. — Vergr. 1000. Nach A. Fischer. oder andere Weise befreiten Einzelzellen oft als Schwärmer davon (s. Bd. I, S. 126). In der Gelatine aber unterbleibt das Ausschwärmen, und es kommen durch Verläng-erung und Teilung- der ausg-etretenen Stäbchen die zooglöaähnlichen Stäbchenhaufen zustande 5 sieht Büsgen's sind das also nur zufällige, ganz allein durch die bewegungshemmende Wirkung der Gelatine bedingte Bildungen. In üppig wachsenden Zuchten treten häufig Anschwellungen der Fäden auf, welche durch Uebereinander- 10 schieben oder Aneinandervorbeiwachsen der ein- zelnen Stäbchen, oft unter Sprengen der Scheide, entstehen. Jede Eißstelle einer Scheide kann durch Austreten der Stäbchen der Ursprungsort eines ganzen Büschels neuer Fäden werden, die 15 alle Schwärmstäbchen hervorzubringen vermögen. Bei ruhigem Stehenlassen der Cladothrixzuchten kann Hautbildung in der Weise eintreten, daß schwärmende Stäbchen sich, vertikal nach unten gerichtet, an der Oberfläche der Nährflüssigkeit 20 anheften und zu Fäden auswachsen. HoEFLicH (1) berichtet, daß ihm Reinzüch- tungsversuche nach sehr vielei^ Mühe gelungen seien, und teilt mit, daß Claclothrix diclio- "" ' ' ' nur eine ganz (0,5 g Fleisch- Bereits nach 24 Stunden beginnt Wachs- tum; Optimum 25" C. Die anfangs an der Oberfläche sich bildenden Kolonien sinken allmählich zu Boden und neue treten an deren Stelle. Die Bouillon zeigt selbst auch nach Monaten und stattgehabter reicher 30 Entwicklung keine Verfärbung. Nach demselben Forscher ist die in Eede stehende Art ein obligater Aerobier und wächst im Dunkeln ebenso gut wie im Licht. In betreff des Wachstums auf Gelatine empfiehlt Hoeflich die Verwendung eines 4 — 4,5 Proz. Gelatine ent- haltenden Nährbodens unter Zusatz geringer Mengen von Fleischextrakt. 35 Beim Wachstum hierauf tritt allmählich Verflüssigung ein, und die Gelatine färbt sich ockerartig bräunlich bis fast rauchgrau. Hoeflich stellte mit einer großen Anzahl von Nährböden Züchtungsversuche an, die jedoch meist ohne Erfolg blieben. Seine Befunde zeigen, daß Cladofhrix dichotoma, wie schon erwähnt, künstlich in schwacher Bouillon 40 und dünnen Gelatinelösungen züchtbar ist, und daß sie auch in gewöhn- lichem, sterilisiertem Leitungswasser, wenn auch langsam, wächst. In diesen Nährböden erscheint sie zu weißen, flaumigen Flocken und Büscheln vereinigt, bzw. im Gelatinestich in Form einer Gläser- bürste, ohne diffuse Trübung der Nährflüssigkeit. Das Temperatur- 45 Optimum liegt zwischen 25—30" C. Zum Studium der morphologisclien Verhältnisse empfehlen sich nach Hoeflich Zuchten auf dem Deckglas im hängenden Tropfen. Eine aus einer mehrtägigen Bouillonzucht entnommene Cladothrix-Flocke zeigt dann eine große Anzahl dicht aneinanderliegender, doppelt konturierter, 50 langer, ziemlich breiter, farbloser, fast homogener Fäden, welche bei stärkerer Vergrößerung in ihrem Inneren längliche Körperchen enthalten. Zugeträufelter Farbstoff" (wässeriges Gentianaviolett oder Safranin) läßt in der schlauchförmigen Scheide längliche, stäbchenförmige, hintereinander LAB'' AR, Handbuch d. Techn. Mykologie, Bd. III, Kap. 7. Tafel VI. '?^ /' Fiij. 1. t itiiul//i/j' au> Bruiiiiiiiwas^er. Auinahme von Dr. W. Loe. Oeliinmersion Vi2 Leitz, lOüO-fach vergrößert. Fig. 3. Actinomyces odoriferus. Deckglaspräparat aus 8-tägiger Zucht in Bouillon, üelimmersion '/lo Zeiss, Ocular 4. 1000- fach vergrößert. Fig. 2. Cladoiltrix dichotoma CoH]sr. Dcckglaspräparat aus 5-tägiger Zucht in Bouillon von Dr. HoEFLiCH. Oelimmersion */,., Zeiss. 1000-fach ver- größert. Aufnahme von Dr. Rülke. a, aus der Scheide frei gewordene , zu neuen Fäden auswachsende Glieder, b, noch in der Scheide befindliche Glieder, c, entleerte Scheiden. Fig. 4. Actinomyces odoriferus. 5-tägige Zucht auf schieferstarrtem Agar- Agar. Natürl. Größe. Verlag von Gustav Fischer in Jena. — 201 — liegende Glieder erkennen. Am besten und schönsten sichtbar entwickelt sich die Scheide in Bouillonzuchten und wird mit obenerwähnten Farb- lösung-en unter leichtem Erwärmen sehr gute Präparate liefern. Nach dieser Färbemethode angefertigte Präparate aus Reinzuchten und solchen, die im Freien gewachsen sind, zeigen, daß letztere stärker als erstere .i sind, und es schwankt der Querdurchmesser der Fäden zwischen 2 — 4 /<. Fast alle Anilinfarbstoffe sind zu verwenden. Während sich die Glieder bei allen gut färben, läßt Methyl violett die »Scheiden fast farblos. Die Gliederzellen sind länglich und 2 — 4 mal so lang als breit. Ihre Länge beträgt 3—8 ,«, die Breite 1 — 2,5 ^i. Die Enden sind mehr oder lo weniger stark abgerundet; liegen sie dicht gedrängt hintereinander, dann drücken sie einander etwas flach ab. Der Abstand der Glieder ist ein sehr verschiedener und kann bis zu mehreren Mikra betragen. Häufen sich in einer Scheide die Glieder an, d. h. hält die Ver- mehrung eines Fadens nicht gleichen Schritt mit dem Längenwachstum 15 der Scheide, oder stellt sich ihrer Ausdehnung ein Hindernis entgegen, dann können unter Verschmälerung ein oder mehrere Glieder gleich- zeitig an den benachbarten vorbeigleiten, so daß dann öfters zwei Zellen, mitunter von Keil-, Dreiecks- und X-form nebeneinander liegen. Eine der häufigsten Erscheinungen ist die sogenannte unechte i^o Verzweigung, die als etwas der CJudothrix eigentümliches angesehen wird und schon eingangs erwähnt wurde (siehe Schema der falschen Ast- bildung). Echte Verzweigungen kommen nicht vor. Die Scheide kann ferner da und dort eine spindel- bis kugelförmige Auftreibung erleiden, welche ebenfalls infolge von Verschiebungen in größerer Anzahl neben- 25 und durcheinander liegende Glieder enthalten. Sehr häufig kommt es zu einer Zerreißung der Scheide; es findet dann eine Entleerung von Gliedern statt, die hier sofort zu neuen Gliedern auswachsen, und öfters bildet sich dann an der Austrittsstelle ein schöner, mehr oder weniger gleichmäßiger Strahlenkranz (s. Taf. TT, Fig. 2). 30 Häufig finden sich in den vollkommen entwickelten, ruhenden Glieder- zellen kleinere und größere Vakuolen, die jedoch nicht färbbar sind-; sie dürften wohl mit der Gliederzelleneinteilung in bestimmtem Zusammen- hang stehen. Liegen nämlich zwei Vakuolen in einer Zelle und haben beide eine gewisse Größe erreicht, dann bemerkt man eine feine Quer-;i5 lamelle, welche sich schwach oder gar nicht färbt und eine Art Scheide- wand zwischen den gebildeten zwei Tochterzellen darzustellen scheint. Man kann auch in ganz kurzen Fäden Vakuolen antreffen und ebenso können solche in langen Fäden vollkommen fehlen. Einen Zellkern konnte Hoeflich nicht nachweisen; im übrigen stimmen Hoeflich'sio Anschauungen in betreif der Vermehrung und Ausbreitung der Cladothrix mit den von Büsgen mitgeteilten überein. Danach ist sicher, daß sie festsitzende Fäden und Rasen bildet, die aus stäbchenförmigen, ovalen oder länglichen und hintereinander liegenden Gliedern und einer sie umschließenden Scheide bestehen, niemals treten Spirillen und Kokken 40 auf, sondern nur Lang- und Kurzstäbchen. Die Vermehrung erfolgt durch bewegliche Gonidien, welch letztere sich durch ein dicht unter dem einen Pole stehendes seitliches Geißelbüschel auszeichnen. Die bisherige Cladothrix ochracca Kützing wird nunmehr als ChJümydoihrix ochracea bezeichnet und ist als solche bei den Eisen- so bakterien angeführt worden. Es sei hier auch noch darauf hingewiesen, daß die von Fischee (2) und anderen Forschern z. B. auch aus Wasser gezüchteten und noch als Cladothrix beschriebenen Organismen jetzt als — 202 — Streptotricheen, bzw. Actinomyceten erkannt sind und darum erst später (im § 55) erwähnt werden können. Ebenso verhält es sich mit Cladothrix intricata oder Bacillus infricatiis, beschrieben von Eüssel, welcher sich durch Fehlen einer Scheide auszeichnet, während die falsche 5 Verzweig-un.s: dieselbe ist. Migula (1) hebt hervor, daß die Zellen in einer eigentümlichen Art wachsen. Auf Zuchten auf Kartoffeln und Agar finden sich echte Endosporen, welche sich durchaus nicht von dem bei irgend einer anderen Bakterienform auftretenden Typus unterscheiden. Aus einer Mitteilung von Migula ergibt sich, daß eine von ihm unter- 10 suchte Originalzucht von Bacillus intricatus bewies, daß solcher nicht hierher gehört, da dieser Organismus ein echter Bazillus sei und die Laboratoriumszuchten gar nicht dem genannten entsprechen. Ganz zweifellos ist aber als hierhergehörig Sphcwroiihis naians zu erwähnen, welcher sowohl von Fischer als auch von Migula (s. Bd. I, 15 S. 144 u. 145) mit Cladothrix zur gleichen Gattung gerechnet wird. Er kommt in stehenden oder fließenden, verunreinigten Wässern vor und bildet schleimige, teils festsitzende, teils freiflutende Flocken von schmutzig- weißer bis gelbbrauner Farbe; unter dem Mikroskope lösen sich die Flocken in Bündel von Fäden auf. Diese letzteren bestehen aus 20 etwas abgerundeten , zylindrischen Zellen , welche im Jugendzustande aneinander schließen, später aber durch einen weiteren Zwischenraum sich voneinander trennen. Die Zellen dieser Art sind denen von SpJiaerotilus {Cladothrix) dichotomus sehr ähnlich, auch ebenso dick (ca. 2 |W), aber selten so aneinander gedrängt, wie bei jenen. Bei 2ö Sphaerotihis naians aber ist im Gegensatz zu dem ebengenannten die Scheide äußerst zart und schleimig, nicht fest, überhaupt schwer er- kennbar und färbt sich auch bei Anwendung der kräftigsten Farbstoffe kaum merklich. Auch kommt es oft vor, daß die Zellläden trotz der weichen Scheide nicht durchbrechen, sondern auf weite Strecken neben- 30 einander herwachsen, so daß sie stellenweise bündelig zusammenliegen und von einer gemeinsamen Scheide umschlossen werden. Schließlich sondern alle Fäden wieder eine eigene Scheide ab, während sich die ursprüngliche Scheide allmählich auflöst. Die Bildung von schwärmenden Gonidien ist aber genau die gleiche wie bei Cladothrix dicJiotoma. Auch 35 hier sind die Gonidien mit einem subpolaren Geißelbündel versehen. Eine von Eidam (1) beobachtete eigentümliche Form der Fortpflanzung bedarf nach Migula (1) noch weiterer Bestätigung. § 55. Morphologie der Gattung Streptothrix resp. Actiuomyces. Wir gelangen nun auf eines der in der Bakteriologie am meisten 40 umstrittenen Gebiete. Bis vor kurzem herrschte hier noch eine völlige Unsicherheit in der Bestimmung, und erst der letzten Zeit war es voi- behalten, in die eigentlich ganz einfache Frage endgültig Klarheit zu bringen. Die Verwirrung war um so größer, als man auch noch die oben erwähnte Familie der Cladotricheen mit in dieses Durcheinander 45 gezogen hatte. Bevor wir den jetzt in dieser Frage maßgebenden Stand- punkt klarlegen, dürfte es in einem Werke wie dem vorliegenden angebracht sein, aus den bisherigen Anschauungen eine Auswahl wieder- zugeben, um an deren Hand das bestehende Durcheinander zu begreifen. Eine der ersten eingehenden Beschreibungen verdanken wir Sauvageau 00 und Radais (1). Nach ihnen wird mit Cladothrix ein Bakterium be- — 203 — zeiclmet, welches sich diircli den Besitz einer Scheide mit Querwänden und falsche Verzweigung auszeichnet. Strepfothrix Cühn (1) aber besitzt keine Scheide und verzweigt sich nach Art eines Mycels. Während nach diesen Forschern die verschiedenen Sfreptothrix- Arten sich nur wenig in ihren mikroskopisch wahrnehmbaren Eigenschaften unter- 5 scheiden, tritt solches um so stärker in ihren Zuchten ein ; ferner sagen sie bereits, daü die Streptotricheen den Gattungsnamen Oospora nach Wallroth erhalten sollen und zu den Hj^phomyceten, und zwar zu der Gruppe der Mucedineen (s. Bd. I, S. 215), gehören. Adinomyces Haez aber stimme vollkommen mit Streptothrix Cohn überein und müßte daher 10 auch als Oospora und zwar Oospora bovis bezeichnet werden. Johax-Olsen (1) ist der Anschauung, daß sowohl Tuherculomyces wie auch Adinomyces als Streptothrix-Arten aufzufassen seien. Er steht, unterstützt durch Bkefeld's (1) unbestreitbare Autorität, auf dem Stand- punkte, daß die meisten Bakterien nur Anpassungsformen seien und 15 nicht als selbständige Spezies aufgefaßt werden müßten, und Brefeld (1) selbst sagt, daß Parasitismus nichts anderes sein könne als eine nach der Länge der Zeit mehr oder minder angepaßte aber darum noch keineswegs konstant gewordene Lebensform. Auch bei Adinomyces zeige es sich, wie später mehrfach bewiesen, daß die Formen innerhalb 20 des Organismus keineswegs dieselben sind wie außerhalb, da er, saprophytisch gezüchtet, die typische Streptothrix-Y ovm aufweist. Olsen gelang es im Jahre 1889, einen für Kaninchen nicht pathogenen Adinomyces aureus aufzufinden, welcher in Gelatine typische Strahlen- kolonien bildete und von Adinomyces bovis innerhalb des Körpers 25 kaum zu unterscheiden war, in flüssigen Nährböden aber Stäbchen bildete, w^elche zuerst unverzweigt waren, dann aber Verzweigungen mit tj^pischen Luftgonidien hervortrieben. Jedenfalls aber bilden die Strepfothrix- Arten hierdurch eine Art Formenübergang von Mycelpilzen zu echten Bakterien. Sie unterscheiden 30 sich besonders durch ihi-e Lnftgonidien in älteren Zuchten, dann durch das fein verzweigte Mycel, sowie durch ihren ausgeprägten Schimmel- geruch und bei einzelnen Arten einen ganz unbestreitbaren „Erdgeruch", auf welchen noch eingehend zurückzukommen sein wird. Weichselbaum (1) bezeichnet sie als eine Gruppe von Mikro-35 Organismen, welche gewissermaßen eine Mittelstellung zwischen Bakterien und Fadenpilzen einnehmen. Sie bestehen gleich den letzteren aus dichotomisch verzweigten Fäden, welche sich zu einem schon dem freien Auge sichtbaren Komplexe, einem Mjxel, vereinigen. Einzelne der Fäden erheben sich auch, ähnlich den Fruchtträgern der Fadenpilze, 40 frei in die Luft und zerfallen in rundliche Zellen (Sporengonidien), welche, wenn sie von der Luft fortgetragen werden, zur Entstehung einer neuen Pflanze führen. Die Aelnilichkeit mit Bakterien äußert sich darin, daß die Fäden sehr fein sind und namentlich bei längerem Bestehen in Glieder von Kugel-, Stäbchen- und Spirillenform zerfaUen. 45 Eine häufige Erscheinung ist ferner das Auftreten von kolbigen An- schwellungen der Fäden, besonders ihrer Enden, die aber nicht als Fruktifikationsorgane sondern als Degenerationserscheinungen anzusehen sind. Durch diese Anschwellungen nähern sie sich insbesondere den Tuberkel- und Diphtheriebazillen, bei welchen auch Verzw'eigungen und 50 ein Zerfall in Glieder beobachtet wurde. A. Fischer (2) äußert sich über die Stellung der Streptotricheen im System dahin, daß man mit dem Namen Streptothrix alle auf den ge- 204 — wohnlichen Nährböden der Bakteriologie gedeihenden, sehr zart- fädigen Pilzmycelien bezeichne, deren Zugehörigkeit zu wohlbekannten Schimmelpilzen sich einst sicher herausstellen werde. Auch die am genauesten untersuchte Sireptoihrix Adinomyces scheine in der Zucht 5 ihren Entwicklungsgang noch nicht vollendet zu haben. Der feinfädige Vegetationskörper dieses Organismus ist aus zylindrischen Gliedern zu- sammengesetzt, genau wie ein Pilzmycelium, und bildet auf festen Nähr- böden (Agar, Blutserum) dichte Knäuel verflochtener und durcheinander gewirrter Mycelfäden, von denen auch ein weißlicher Flaum zarter Luft- 10 fäden, welche Gonidien bilden, emporwächst. Jedoch scheint die Gonidien- fruktiflkation noch weiteren Ver- gleiches mit der bei anderen Hyphomyceten zu bedürfen. BOSTKOEM (1), M. WOLFF (1), 15 J. Israel (1) und Aeanassjeee (1) zählen irrtümlich Adinomyces zu den pleomorphen Bakterien, und hier zu der Gruppe Cladothrix. Die vorstehenden Ausführungen 20 beweisen zur Genüge die bisherige Unsicherheit in der Bezeichnung der hierher gehörigen Organismen; es ist daher umso erfreulicher, daß jetzt endlich Harz mit seiner An- 25 sieht über diese Familien durchge- drungen ist, der sich Berestneff (1), LuBARSCH (1), Gasperini (1) Lachner-Sandoval (1) u. a. ange- schlossen haben. Lehmann und .so Neumann (1) haben jetzt auch in der neuesten Auflage ihres Hand- buches diese Nomenclatur ange- nommen. Harz (1) klärt mit we- nigen Worten die verwickelte Lage 35 auf. Nach ihm begründete Corda im Jahre 1839 die Gattung Strepfo- thrix zunächst durch eine Art, die Sirepfothrix fusca Corda. Wie aus der nebenstehenden Fig. 22 ersicht- 40 lieh ist, hat man es hier mit einem zweifellosen Schimmelpilz zu tun, aus dessen Mycel sich baumartig verzweigte, aufrechte Hyphen erheben. Diese zeigen meist einen sympodialen Aufbau und tragen teils sitzende, teils gestielte Sporen (Gonidien). Es handelt sich 45 also hier um wirkliche Schimmelpilze, v^ie Aspergillus glaucus, Fenicillium crusiaceum u. a. Nun wurde die entstandene Verwirrung durch mehrere Forscher hervorgerufen, welche ganz andere Organismen, Fadenbakterien, als Streptothrix bezeichneten und dabei übersahen, daß Corda schon lange Jahre vorher diesen Namen vergeben hatte. 50 Infolgedessen werden wir also von jetzt an alle bisher als Streptothrix beschriebenen pathogenen und uicht-pathogenen Arten, mit x^usnahme der vorstehend abgebildeten, nun mehr unter dem Namen Adinomyces = Strahlenpilz führen, da die Arbeiten von Gasperini, Fig. 22. streptothrix fusca Corda. — 205 — DoMEC (1), sowie die von Sauvageau und Radais (1), alle aus dem Jahre 1892, diese Frage nach dem von Harz (1) aufgestellten Satze lösten. Die Gruppe der Actinomyceten zeichnet sich bei ihrem Wachstum auf festen Nährböden durch Bildung von erhabenen Kolonien aus, welche von 5 derber Beschaftenheit und mehr oder weniger knorpelig-faltig sind und fest in dem Nährboden anwachsen. Sie bilden sämtlich lange, dünne, gestreckte Mj'celfäden mit (s. Taf. VI Fig. 3) echten monopodialen Verzweigungen. Die Breite der Fäden beträgt 0,6 //, die Länge bis 200 .u und mehr. Die verschiedenen Arten unterscheiden sich durch ihr Verhalten auf den 10 angewendeten Nährböden und wachsen auf diesen unter Bildung oft leb- haft gefärbter Kolonien. Alle nehmen Anilinfarbstoffe gut auf, ganz besonders aber verdünntes Karbolfuchsin; für Differenzierung empfiehlt sich die GKAifsche oder die WEiGERT'sche Fibrinfärbemethode. Junge Zuchten zeigen häufig nur unverzweigte Stäbchen, die sich durchaus 15 nicht von den gewöhnlichen Spaltpilzen unterscheiden. Die Fortpflanzung erfolgt, außer durch Gonidienfruktifikation, durch Teilung des Faden- inhaltes und Querteilung von Fadenstrecken; einzelne Arten zeichnen sich durch ein auffälliges, flockiges Luftmycel aus. Die alte WALLROTH'sche Bezeichnung Oospora kann gar nicht in Betracht kommen, da sie sich 20 auf ganz andere, höhere Schimmelpilze bezieht. In betreff der Fortpflanzung ist die Gonidienfruktifikation von größter Wichtigkeit, ebenso die Widerstandsfähigkeit gegen Erhitzen und Austrocknen. Nach Kruse (1) ist es noch zweifelhaft, ob ein prin- zipieller Unterschied zwischen der Segmentation (Sporenbildung) in Luft- 25 fäden und der Fragmentation in feuchtem Nährboden besteht. So ziemlich für alle Actmomijces-kYt^w ist die mit dem Alter der Zucht sich steigernde Aveiße. kreideähnliche Verfärbung (s. Taf. VI Fig. 4) der einzelnen Kolonien charakteristisch, indem sich ein verzAveigtes Mj^el mit reichlichen Luftfäden bildet; diese Kolonien erhalten sich lange Zeit so fortpflanzungsfähig. Ferner sind alle Arten sehr schwer von den Nähr- böden zu entfernen, und ebensolche Schwierigkeiten bereitet die Ver- teilung auf Deckgläsern behufs Darstellung mikroskopischer Präparate. In vielen Fällen unterliegt die Membran der Actinomycesfäden eigentümlichen Verändeiimgen, die früher mißdeutet und erst durch 35 Bostroem (1) und Babes (1) richtig erkannt wurden. Es entstehen nämlich häufig an den Enden, aber auch in der Mitte der Fäden, durch Vergallertung der Membran keulen- oder kolbenförmige Anschwellungen , in deren Zentrum durch Färbung die Fäden meist 4u noch sichtbar gemacht werden können; sie sind als Degenerationserscheinungen auf- zufassen (s. Fig. 23). Die Fäden selbst teilen sich durch fortgesetzte Querteilung in Fadenstücke, welche als längere und 45 kürzere Stäbchen erscheinen, die wieder weiter in kleine, rundliche, mikrokokken- Fig. 28. Actlnomuces-Ko\h,n ^^]^^^''}^^ bzw sporoide Formen übergehen, mit sporenhaltio-en Fäden. — -^"^ diese Gebilde eines Actmomycesrasens Nach Lehmann "und Neümann. Stehen in engster genetischer Beziehung 50 zu einander. In betreft' des Vorkommens der Actinomy cesarten sind außer der Luft, der Erde und dem Wasser noch die Gräser und damit auch — 206 — die Getreidegrannen, Strohhalme usw. als ihr Aufenthaltsort zu er- wähnen, und gerade in einem Werke wie dem vorliegenden ist ganz besonders darauf aufmerksam zu machen, daß schon häufig schwere Er- krankungsfälle bekannt wurden, welche ihren Grund darin fanden, daß 5 durch Stochern mit Strohhalmen und Gräsern im Munde und besonders an den Zähnen Pilzmengen eingeführt wurden und zu Erkrankung in Form von Actinomykose Veranlassung gaben. Es wäre wünschenswert, daß landwirtschaftliche Lehrer hierauf aufmerksam machten, denn die Erfahrungen, daß die Actinomjxeten durchaus nicht als harmlos zu be- xo zeichnen sind, mehren sich immer mehr, da sowohl Menschen als auch Haustiere befallen werden, wie solches schon lange beobachtet worden ist. Bang (1) wies nach, daß der Strahlenpilz an Getreide, Korn und Stroh sehr gut gedeiht und sich an Getreidegrannen erwiesenermaßen über ein Jahr entwicklungsfähig erhalten kann. Beeestneff (1) hat X5 zuerst die Strahlenpilze außerhalb des tierischen bzw. menschlichen Körpers an trocknen Gräsern nachgewiesen, indem er Heu, Aehren oder Stroh mit sterilem Wasser anfeuchtete und in eine mit sterilisiertem, befeuchteten Sand gefüllte große Doppelschale einspießte. Nach einigen Tagen waren bei 22 — 25** weißliche, pulverisierter Kreide ähnliche 20 Kolonien entstanden; es gelang so Beeestnepf die Eeiuzüchtung mehrerer Arten. In einer neueren Arbeit weist auch Ceanwell (1) darauf hin und berichtet ergänzend, daß auch durch Pflanzenstaub und Verletzungen durch Dornen Actinomykose entstellt. Infolge der früher auf diesem Gebiete herrschenden Unsicherheit 25 in der Bestimmung wurden zweifellose Strahlenpilz arten irrtümlich zu den Cladotricheen und Streptotricheen gerechnet und als solche beschrieben; so von den hier allein in Betracht kommenden nicht- pathogen en die Streptofhrix mvuhicrabUis, welche von Acosta und Geanüe Rossi (1) in Flußwasser gefunden wurde. Ferner u. a. die 30 früher als CJadothrix liquefaciens und jetzt als Actinomyces albus Rossi- DoEiA bezeichnete, sowie die von Rullmann (1 u. 2) zuerst in Fehl- böden, dann in den verschiedensten Erden gefundene und irrtümlich als Cladothrix odorifera beschriebene, deren Zuchten zur Abscheidung des Trägers des „Erdgeruches" dienten. AVährend Actmoniyces invulnerahilis 35 und A. albus die Gelatine verflüssigen und bräunen, färbt und ver- flüssigt Actinomyces odorifcr nicht; allenfalls tritt nach 2 — 3 Monaten eine nur oberflächliche Verflüssigung ein. Als weitere Luft- und Erde- bewohner sind noch anzuführen Actinomyces Hofmanni, A. violaceus, A. citretis, A. aurantiacus, A. carneus usw. 40 Die Betrachtung der Morphologie dieser Gattung kann aber nicht abgeschlossen werden, ohne noch eine erst kürzlich erschienene Arbeit von Fe. Sanfelice (1) zu erwähnen. Sie zeigt einerseits, daß dieser Forscher auf dem bisher eingenommenen Standpunkt in der Nomenclatur leider immer noch beharrt, indem er sagt: ..Actinomyces ist gemäß 45 seiner morphologischen und bei der Züchtung sich offenbarenden Eigen- schaften eine wahre und eigentliche Streptothrix.^' Die Unrichtig- keit dieser Anschauung ist ja aber wohl in diesem Paragraphen hin- reichend klargelegt worden. Anderseits aber beweisen die weiteren Ergebnisse dieser Arbeit, wie sehr es angezeigt ist, gerade im vor- 50 liegendem, auch für Landwirte bestimmten Werke auf diese Gattung aufmerksam gemacht zu haben, weil Sakfelice ganz besonders auf die m wesentlichen von Gasperini zuerst nachgewiesene Tatsache hin- weist, daß mehrere der bisher als unschädlich ang-esehenen Actino- — 207 — myceten patliog-ene Wirkung- erlangen können, und da die meisten von ihnen, wie schon angeliihrt. in der Atmosphäre und in der Erde vorkommen, können sie sich von da aus auf Gegenstände verscliiedenster Art. Pflanzen usw., niedersenken und dalier zur Infektion beitragen. Diesem Forscher zufolg-e ist es erwiesen, daß die Rinderactinomj'kose 5 nicht ausschließlich dem Adinomyces bovis allein sondern mehreren ganz bestimmten xArten dieser Gattung zuzuschreiben ist. Eeingezüchtet wurden als Erreger: Adinomyces albus, A. snlfureus und A. luteo-roseus. Als vollkommen unschädlich bezeichnet er nur A. asicroides und A. canicus: denn das empfindlichste aller Versuchstiere, das Meer- 10 schweinchen, wurde von diesen beiden nicht krank gemacht. Die eigentümliche Farbstoff bildung auf künstlichen Nährböden als ein Merkmal für die Unterscheidung der Arten zu benutzen, hält Saxfelice nicht für angängig, weil sich ergeben hat. daß lange fort- gesetzte Uebertragung einer Art auf denselben Nährboden zu ganz 15 wesentlicher Aenderung des anfänglichen Farbeutones führen kann. § 56. Physiologie der Eiseuhakterieu. Wir, haben bereits im § 53 bemerkt, daß der Einblick in den Auf- bau der Eisenbakterien durch die Anwesenheit rotbrauner, aus Eisen- oxyd bestehender Massen, welche die Scheiden dui'chdringen und um- 20 geben, erschwert wird. Gerade diese Eigenschaft ist aber auch für die in Rede stehenden Mikroorganismen charakteristisch und erleichtert so anderseits deren Erkennung und Auffindung. Da unter gleichen Be- dingungen andere derartige Organismen dieses Merkmal nicht zeigen, so kam Cohn (1) auf die Vermutung, daß solches mit der Lebenstätig- 25 keit dieser Fadenbakterien im innigen Zusammenhange stehe und daß das Eisenoxyd sich in deren Scheiden in ähnlicher Weise wie die Kiesel- erde in den D i a 1 m a c e e n s c h a 1 e n ablagere. Wixogkadsky erbrachte den Beweis für die Richtigkeit dieser Ansicht und widerlegte die gegen- teilige Zopf's, welcher für die mechanische Niederschlagung eintrat, so Einige Jahre später veröffentlichte Molisch (1) eine Arbeit, welche viel- fach wieder im Gegensatz zu Winogeadskt steht; auf dieselbe wird am Ende dieses Paragraphen eingegangen werden. Die im § 53 genannten wichtigsten Vertreter der Eisenbakterien wie auch die übrigen, finden sich besonders reichlich in Wässern, in 35 denen Eisen nicht als Oxyd, sondern als lösliches, doppeltkohlensaures Oxydul, FeHofCOg)., vorhanden ist. Die den tieferen Erdschichten ent- springenden Eisenquellen bringen diese Verbindung schon fertig ge- bildet mit; in den Tagwässern entsteht sie bei der Verw^esung der Pflanzen, deren Eisengehalt, wie auch der des Wassers selbst, 40 während der Cellulosevergärung zu Hydrokarbonat umgewandelt wird. Dieses wird von den hier in Rede stehenden Bakterien auf dem Wege der Diffusion aufgenommen und zufolge Winogkadsky (1) nach folgender Gleichung oxydiert : 2 FeCOo + 3 H.2 + = Fe, (OH)« + 2 CO., 45 Sodann lagert sich das Eisenoxyd in der Scheide ab, wobei die anfangs blaß-gelbliche P'ärbung allmählich in dunkles Braun übergeht. Be- kanntermaßen ist frisch gefälltes Eisenoxydhydrat in Wasser etwas lös- lich, später aber geht es in eine Modifikation über, welche nur noch — 208 — von verdünnten Säuren angegriffen wird, und gerade diese Umwandlung ist bei den jungen Bakterienfäden zu verfolgen. Anfänglich lassen sich die gelb gewordenen Scheiden durch Behandeln mit kohlensaurem Wasser entfärben, später muß man jedoch schon zu verdünnter Salz- 5 säure greifen, und in einem noch späteren Zeitpunkte genügtauch diese nicht mehr, um der Scheide die braune Eiseneinlagerung zu entziehen. Junge Scheiden mit noch löslicher Eiseneinlagerung geben eine hübsche Berlinerblau-Reaktion, wenn man zu ihnen Salzsäure und Ferrocyan- kalium vereint zutreten läßt, wodurch das Eisenoxydhydrat gelöst und 10 sofort in Berlinerblau übergeführt und niedergeschlagen wird. Bei älteren Fäden hat die mächtige Eisenoxydeinlagerung die Struktur der von ihnen umgebenen Zellen durch dicke Krusten verdeckt. Während einer gewissen Zeit hindurch waren Winogeadsky's Be- funde die allein anerkannten; sie lassen sich durch nachfolgende fünf 15 Sätze ausdrücken: 1. Die Braunfärbung der Scheiden der Eisenbakterien kommt nur in eisenoxydhaltigem Wasser durch Oxydation des Oxyduls in der Substanz der Fäden zustande. 2. Die Oxydation ist eine Lebens- erscheinung und hat ausschließlich im Protoplasma ihren Sitz. 3. Für das Wachstum der Eisenbakterien ist Eisenoxydul unentbehrlich. 4. Die 20 Lebensprozesse der Eisenbakterien werden ausschließlich oder haupt- sächlich auf Kosten der bei der Oxj^dation von Eisenoxydul zu Oxyd freiwerdenden Wärme (aktuelle Energie) in Gang erhalten. 5. Die Entstellung von Sumpf-, See-, Wiesen- und Rasen-Eisenstein ist höchst- wahrscheinlich auf die Tätigkeit dieser Organismen zurückzuführen. 25 Dieser Anschauung gegenüber ist durch Molisch (1) im Jahre 1892 und später dann auch durch Adler (1) gezeigt worden, daß die Eisen- bakterien auch dann ganz gut gedeihen, wenn man ihnen keine Ge- legenheit zur Eiseueinlagerung gibt, und es gelang Molisch, die Lepiothrix ocJiracea durch mehrere Generationen hindurch in eisenfreier Lösung 30 zu züchten. Zweifellos aber vermögen die Eisenbakterien, falls sie lös- liche Eisenvei'bindungen zur Verfügung haben, diese reichlich in ihren Gallertscheiden anzuhäufen; nur spielt dabei das Eisen nicht die von WiNOGKADSKY angenommene Rolle, sondern es steht zu den Eisenbak- terien in dem gleichen Verhältnisse wie etwa die Kieselsäure bei den 35 Diatomeen. Abgesehen von ihrer intensiveren Braunfärbung fallen die in eisenhaltiger Nährlösung gezüchteten Eisenbakterien durch ihre viel dickeren Gallertscheiden auf. Ferner lassen Molisch's Befunde be- rechtigte Zweifel über die Tätigkeit des Protoplasmas bei der Oxy- dation zu, da nach ihm bei der Eisenspeicherung die Gallerthülle die 40 Hauptrolle spielt und wie ein Filter arbeitet, auf welchem die aufge- nommenen Eisenverbindungen zurückgehalten, gespeichert und wenn notwendig oxydiert werden, ohne vorher erst in das Innere der Zellen oder, genauer gesagt, in das Plasma einzutreten. Daß die Eisenbak- terien auch eine große Auziehung für gewisse lösliche Manganverbin- 45 düngen haben, ist testgestellt, und es ist dabei beobachtet worden, daß die Gallertscheiden soviel Manganoxyd aufnehmen, daß die Breite der Fäden dadurch auf 5 — 10 i^i und darüber ansteigen kann. Während Molisch zu seinen Züchtungsversuchen eine vollkommen eisenfreie Lösung, welche geringe Mengen von Calcium- und Kalium- öonitrat, Kaliumphosphat und Magnesiumsulfat enthielt, verwendete, hat 0. RoEssLER (1) beobachtet, daß Crenothrix polyspora u. a. sich auch auf Ziegelsteinen züchten läßt, denen nur eine Spur Eisensulfat zugesetzt — 209 — ist. Nach anderer Quelle befördern ganz geringe Mengen von essig- saurem Natron die Entwicklung. Auch in betrett' der Tätigkeit der Eisenbakterien bei Entstehung der großen Eisenerzlager verdankt man Molisch (Ij sehr eingehende Untersuchungen. Er prüfte 34 Erzproben verschiedenster Herkunft, und 5 es gelaug ihm nur in zwei sibirischen und einer preußischen Probe die Leiber von Eisenbakterien zu finden, so daß er hieraus den Schluß zog, daß die Entstehung der Eisenerze nicht ursächlich an die Tätigkeit dieser Bakterien geknüpft sei, sondern daß jene in der Eegel ohne Mit- wirkung dieser Organismen von statten geht, daß aber diese letzteren 10 sich unter Umständen an der Entstehung und Zusammensetzung der Eisenerze beteiligen, ja sogar hervorragenden Anteil an ihr nehmen können. Die im morphologischen Teile angeführten neuen Arbeiten brachten auch für die phj^siologische Betrachtung reiches Material. Daß die 15 Eisenbakterien neben Eisenoxydhj^drat auch Mangan in größerer Menge aufzunehmen vermögen, ist schon auf vorhergehender Seite angeführt und im Jahre 1892 durch Molisch (1) nachgewiesen worden, ebenso wie auch die starke Verdickung der Scheiden durch Mangan aufnähme schon länger bekannt ist. Jackson (1) aber ermittelte neuestens, daß 20 Crenothrix in den Scheiden 35,9 Proz. Manganoxyd gegen 14,4 Proz. Eisenoxyd aufzuspeichern vermag, und daß eine solche Crenothrix viel dicker und plumper sei. wurde schon am zugehörigen Orte augeführt. Nun haben auch Betthien, Hempel und Keaft (1) ebenso wie von Eaumek (1) zu beweisen gesucht, daß das Wachstum der Eisenbakterien 25 durch den Man gangehalt des Wassers gefördert wird. Während nach ihnen der E i s e n g e h a 1 1 der Scheiden zwischen 5,85—8,94 Proz. schwankt, erreicht der Man gang eh alt eine Höhe von 30,49 — 66,59 Proz. Das Verhältnis von Eisen zu Mangan in den B r u n n e n ist gleich 1 : 4 bis 1:5; in den Hochbehältern jedoch steigert sich der Mang an- 30 gehalt auf mehr als das Doppelte und stellt sich Eisen zu Mangan wie 1 : 11. Sehr interessante Aufschlüsse hat ferner Adler über die mangelnde Haltbarkeit der natürlichen Eisenwässer gemacht, indem er anführt, daß man dieselbe bis vor zwei Jahren durch die Annahme er- 35 klärte, daß das in den Wässern enthaltene kohlensaure Eisen oxydul beim Füllen und Aufbewahren derselben durch Verlust ausströmender Kohlensäure geschädigt werde, wodurch ein Ausfallen des Eisens in Form von Eisenoxydhydrat bedingt sei. Man versuchte daher die in Frage kommenden Eisenwässer vor dem Entweichen von Kohlensäure 4o zu schützen, jedoch ließen die erzielten Resultate trotz aller verwendeten Vorsicht vieles zu wünschen übrig, so daß sogar die Verwendung kohlen- saurer Wässer überhaupt in Frage gestellt wurde. Der neueren Zeit war es vorbehalten, zwei Beobachtungen anzustellen, welche auch in dieser Hinsicht eine Aenderung der bisherigen Anschauung hervorriefen, 45 indem Binz (1) nachwies, daß zwischen dem Ausfallen des Eisens undi dem Verluste an Kohlensäure keine prozentische Uebereinstimmung be- steht, und Adler (1) bewies, daß durch Zusatz von Stoffen, welche das Wachstum von Mikroorganismen verhindern, die Haltbarkeit der natür- lichen Eisenwässer wesentlich erliöht wird. Gerade der letzterwähntes» Punkt deutet daraufhin, daß neben den rein chemischen auch biologische Momente beim Ausfallen des Eisens in diesen Wässern eine hervor- ragende Rolle spielen. Bei diesen Untersuchungen fand Adler die ihm LAFAR, Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. IIL !■! — 210 — damals nocli nicht bekannte, von Ehkenberg entdeckte und von Migula morphologisch charakterisierte GalUoneUa {CMaimjdothrix) ferruginea, die schon auf 8. 194 beschrieben worden ist. Adler verwendete bei seinen Versuchen hauptsächlich solche antiseptische Stoffe, welche sich 5 dem kohlensauren Eisenoxydul gegenüber möglichst indifferent verhalten, und konnte so durch Zusätze von Kampfer, Alkohol, Antipyrin, Chinin, Formaldehyd und Sublimat ein Ausfallen des Eisens im Karlsbader Eisenquellwasser mehrere Wochen lang hintanhalten, während die ohne Zusatz gehaltenen Kontrollflaschen schon nach 4—5 Tagen fast das 10 ganze Eisen in Form von Eisenoxydhydrat am Boden und den Gefäß- wänden niedergeschlagen hatten. Dieser Prozeß des Niederschiagens geht auch ohne Beteiligung von Mikroorganismen vor sich, wird aber durch die Anwesenheit der Gollionella ferruginea, wie bewiesen, erheb- lich beschleunigt. Ob diese Niederschlagung durch eine durch die Mikro- 15 Organismen hervorgerufene alkalische Reaktion oder durch Ausscheidung eines bestimmten Stoffes, etwa einer Oxydase, bedingt ist, kann vorläufig noch nicht bestimmt geäußert werden. Weitere Untersuchungen über diesen für die therapeutische Verwendung der Eisenwässer so wichtigen Punkt wären sehr erwünscht, da ja selbstverständlich bakterien- 20 hemmende antiseptische Zusätze bei den zum medizinischen Gebrauche dienenden Eiseuwässern ausgeschlossen sind. Naturgemäß sind mit dem üppigen Wachstum dieser Organismen, insbesondere der Crenofhrir, in den natürlichen Wasserläufen und Becken auch Schädigungen verknüpft, die für den AA'^asserbau zur wahren Plage 25 werden können, indem sie in den Klärbecken und Wasserleitungsröhren sich ansiedeln und schließlich, dem Wasser den Weg versperrend, die Leitung zum Stillstand bringen. Derartige Fälle werden durch Giard aus Lille und von Zopf aus Berlin und Umgebung berichtet. Ein auch im größten Maßstabe anwendbares Hilfsmittel zur Vermeidung dieses Uebel- 30 Standes ist die Befreiung des Wassers von seinem Gehalt an Eisenoxj'dul, wofür Salbach und Piefke die Einleitung des Wassers auf Kokstürme empfehlen, um hierdui'ch eine Oxydation lierbeizuführen und das aus- geschiedene Eisenoxyd mechanisch durch Seihevorrichtung zu entfernen. Auch kann man nach System Oesten (1) das Wasser zum Enteisenen frei 35 durch die Luft fallen oder auch über Mauersteine u n d Holz (System der Tegeler Wasserwerke bei Berlin) rieseln lassen. Schorler schlägt als Schutzmaßregel gegen das Ueberwuchern der Crenothrix ein öfteres Ent- fernen des crenothrixhaltigen Schlammes auf dem Brunnenboden durch Entfernen mittels Schlammschöpfers oder x'ibsaugen und Ausbaggern vor, 4üweil hierdurch außer den Keimen auch die organische Substanz der Fäden und die eisen- und mang an haltigen Scheiden entfernt werden. Da ferner durch Kalken des Brunnens eine Abtötung und durch mecha- nische Eeinigung der infizierten Rr)hren eine Beseitigung der Keime zu erzielen ist, so dürfte die "W'asserpest ihren Schrecken verloren haben. 45 Auch sei von Raumer's Beobachtung noch erwähnt, daß Klagen über Eisenausscheidungen bei AVasserleitungen nur dann einliefen, wenn es sich um Grundwasser handelte, solches aber bei Quell w asser nicht oder nur selten eintrete. — 211 — § 57. Der Erdgeruch iiiicl dessen Erreger. Bekannt ist ja jedermann der eii>entümliclie Geruch der Ackererde, wie er insbesondere beim Befeuchten durch Regen und beim Umpflügen im Frühjahre und Herbst hervortritt. Den Untersuchungen von Berthelot und Andee (1) zufolge führte man ihn auf eine in dem 5 Boden enthaltene organische, neutrale Verbindung zurück, die, mit den Wasserdämpfen sich verflüchtigend, beim Umackern dann bemerkbar wird. Jetzt aber wissen wir, daß die Erzeugung dieses „Erdgeruches" allein auf bakterieller Tätigkeit beruht, und Rullmann (1) war der erste, welcher dies in bestimmter Form nachweisen konnte. Er gewann ein 10 Bakterium in Keinzucht, welches er zuerst (im Jahre 1893) irrtümlich zu den Cladotricheen rechnete und wegen der eigenartigen Geruchs- bildung auf allen organischen Nährböden als Cladothrix odorifera beschrieb. Daß dieser Organismus jetzt als Actinomyces odorifer zu bezeichnen ist, ergibt sich aus den im § 55 enthaltenen Ausführungen 15 von selbst. EuLLMANN (1 u. 2) züchtcte diesen Mikroben zuerst aus einem Fehl- boden und fand ihn später häufig in den verschiedensten Erdproben, von wo aus er auch in die Atmosphäre gelangt. Auf Gelatineplatten aus Erdproben kann es vorkommen, daß geruchlose Kolonien neben 20 gerucherzeugenden liegen; diese ersteren lassen sich durch öftere Uebertragung in Semmel- und Erbsenbrei zur Erdgeruchsentwicklung bringen, wie es sich überhaupt zeigte, daß ganz besonders kohlenhj^drat- haltige Substanzen, wie die eben genannten und Kleister, Zuckerbouillon, ferner aber auch Milch, Harn und andere Körper von diesem Pilz unter 25 Erdgeruchsbildung zersetzt werden. Zur Gewinnung dieses interessanten Riechstoifes legte Eullmann in großen und breiten Flaschen (zur besseren Entwicklung einer breit ausgedehnten Pilzdecke) Zuchten auf 1-proz. Milchzuckerbouillon an. Nach dreiwöchiger kräftiger Geruchs- bildung wurden sie im Vakuum bei 25 — 30" C destilliert; die zuerst 30 übergegangenen, am stärksten riechenden Partien wurden gesondert auf- gefangen. Bei neutraler Eeaktion war der Geruch sehr stark. Mit Aether ausgeschüttelt blieb die Flüssigkeit, vor Staub geschützt, der freiwilligen Verdunstung überlassen. Hierbei erfüllten sich die Labo- ratoriumsräume mit sehr starkem Erdgeruch; es hinterblieben aber 33 nicht, wie allenfalls zu erwarten gewesen wäre, eine ölig dickliche Flüssigkeit sondern nur einige winzige, nadeiförmige Kriställchen, die ihrer äußerst geringen Menge wegen nur spektroskopisch untersucht werden konnten und sich als doppeltbrechend erwiesen. Ein wieder- holter Versuch, bei welchem das wässrige Destillat aus 3 1 Milchzucker- jo bouillon mit Alkohol aufgenommen und dann im Vakuum bei 34"^ überdestilliert worden war, lieferte auch kein besseres Ergebnis. Die Flüssigkeit reagierte leicht sauer; 50 ccm des Destillates mit 0,1 ccm Normal-Natronlauge und Phenolphtalein versetzt, zeigten schon beim ersten Tropfen Eötung. Nochmalige Destillation mit schärfster Eis- 45 kühlung ergab ein Produkt, welches bei gleicher Reaktion mit Silber- nitrat keine Aldehydreaktion erkennen ließ, nach dem Eindunsten aber gleichfalls Kriställchen von Doppelbrechung hinterließ. Dieses ätherische Destillat war so konzentriert, daß beim Verdunsten auf Papier durch einen Tropfen große Räume mit Erdgeruch erfüllt wurden. 50 Außerdem erwiesen sich Zuchten von Aciinomyces odorifer sehr widerstandsfähig gegen die Einwirkung von Chemikalien. Gesättigte 14* — 212 - Chlornatriumlösung, 5-proz. Karbolsäure, 0,1-proz. Schwefelsäure, 0,1-proz. Schwefelsäure, 0,1-proz. Silbernitrat, 5-proz. Ammoniumpersulfat oder 0,1-proz. Sublimat vermochten die Entwicklungsfähigkeit nicht aufzu- heben. Daß Adinonujces odorifer nicht nitrifizierend wirkt, hat Eull- 5 MANN (3) selbst berichtigend mitgeteilt. Diese Angaben lassen erkennen, wie sich die Zersetzung organischer Körper im Ackerboden und der Erde überhaupt durch bakteriellen Ein- fluß vollzieht; alle Pflanzenreste geben zur Erdgeruchsbildung reichlich Substanz durch die in ihnen enthaltenen Kohlenhj^dratmengen ab. Eine 10 sehr schätzenswerte Bereicherung unserer Kenntnisse hierüber verdanken wir Salzmann (1). Bei Prüfung der Lebensbedingungen des Actinomyces odorifer legte er einen besonderen AVert auf verschiedene Kohlenstoff- verbindungen als Nährmittel. Je 10 g der Kalksalze der Ameisen-, Essig-, Propion-, Butter-, Baldrian-, Milch-, Oxal-. Bernstein-, Aepfel-, 15 Wein- und Zitronensäure wurden neben 2 g phosphorsaurem Kalium, je 0,25 g schwefelsaurem IVIagnesium und Chlornatrium in einem Liter Leitungswasser gelöst; je 10 ccm dieser Flüssigkeit wurden in Eeagens- röhrchen gefüllt, sterilisiert und mit Aciinomyces odorifer besät. Die Versuche ergaben, daß die zuerst genannten sechs Säuren, welche 20 neben einer Carboxylgruppe entweder H oder CK, bzw. CH., oder von sauerstoftlialtigen Gruppen CH-HO enthielten, von dem Organismus als Kohleustofi'quelle nicht benutzt wurden. Sobald aber in den Säuren eine zweite Carboxylgruppe vorhanden war, trat starkes Wachstum, ein, namentlich wenn diese Verbindungen auißerdem noch die Gruppe 25 CH-HO enthielten. Auffallen mußte, daß der eigentliche Erdgeruch sich auch erst dann bemerkbar machte, wenn eben diese letztere Be- dingung erfüllt war; danach setzen Wachstum und Erdgeruchsbildung gleiche Verhältnisse voraus. Außerdem untersuchte Salzmann in dieser Hinsicht die Einwirkung von Kohlenhydraten, um die Verwendung des .-ioin ihnen enthaltenen Kohlenstoffes zu prüfen. Durch die grundlegenden Versuche Eullmann's war bereits nachgewiesen, daß mehrere Kohlen- hydrate Wachstum und Erdgeruchsbildung außerordentlich begünstigen, und danach erhielt Salzmann mit Amylum, Inulin. Milchzucker, Saccharose, Arabinose, Glucose gleichfalls positive Ergebnisse. Besonders günstige HöEesultate erhält man durch Einsaaten in Glycerin, sowohl in neutraler oder alkalischer als auch in saurer Lösung. Bei reichlichem Waclistum innerhalb fünf Tagen wurden dann an den kleineren Aesten des Bak- teriums oftmals keulenförmige Verdickungen beobachtet, deren Auftreten im morphologischen Teil angeführt ist. Starker Erdgeruch war bei diesen 40 Versuchen noch nach vier Monaten wahrnehmbar. Clleiches Verhalten zeigten Einsaaten in verdünnte Humusstoft'e. Harn und Bouillon, welche beiden letzteren auch von Eullmann schon früher erfolgreich benutzt worden wai-en. Salzmann's Studien über das Verhalten der freien und gebundenen 45 Kohlensäure auf das Wachstum dieses Organismus kamen in allen Versuchsreihen zu der Feststellung, daB keine Vermehrung des ]\Iikroben eintrat und Kohlensäure hierbei nicht verwertet wurde. Nach Fest- stellung der Ei-nährungsbedingungen wurde auch die chemische Be- schaffenheit des Zelleibs untersucht uiul große ]\Iengen zu diesem Zwecke 50 gezüchtet. Die Analyse ergab, daß in hundert Teilen Trockensubstanz enthalten waren: Aether-Extrakt 2,22 Proz., Stickstott' 7,39 Proz.. Asche 9,23 Proz. Durch Multiplikation der gefundenen Stickstofifmenge mit 6,25 wurde ein Gehalt von 46 Proz. Protein berechnet. — 213 — Auch Gilbert (1) hat o-elegentlich seiner Studien erst kürzlich eine Anzahl von Actinomyceten auf Geruchbildung' untersucht und gefunden, daß Actinomijces theymophilns anfangs Fruchtäthergerucli er- zeugte, welcher aber nach eingetretener Sporenbildung- sich in Moder- geruch umwandelte. A\'ährend er bei vielen, so auch bei Actin. hominis 5 Beeestneff, diesen modrigen Schimmelgeruch der Zuchten vorfand, stellte er in einer gegebenen ITebersicht fest, daß nur Actin. odorifer ..sofort ausgesprochen erdigen" Geruch bildet. Nach RuLLMAKx ist zur raschen Erzeugung des Erdgeruches durch Zuchten auf festen Nährböden die Zimmertemperatur als Optimum an- lo zusehen. Daß Actinomyceten gelegentlich auch eine geologische Rolle spielen können, wird durch eine Beobachtung' Nadson's (1) bewiesen, welcher auf den Hyphen von Actinormjces verrucostts Eisenoxydablagerungen fand, was auch Adlee (1) bei Adinomyces Peterson bestätigte. 15 Literatur zmn Kapitel Die Eisenbakterieu, Cladotiicheeu, Streptotricheen und Actinomyceten. *Acosta, A.. und fTraude Rossi, (1) Crouica medico-quirürgica de la Habana, 1893. S. 3. *Adler, 0., (1) Centralbl. f. Bakt, 2. Abt., 1904, Bd. 11, S. 215. — (2) Deutsche medic. Wochenschrift, 1901, Nr. 26 u. 52. *Afauaßjeft", (1) St. Petersburger Med. Wochenschrift, 1888, S. 4 u. 10. *Babes, (1) Z. f. Hyg-., 1888, Bd. 4, S. 173. *Baug, (1) Deutsche Zeitschrift für Tiermedizin, 1884, Bd. 10, S. 249. *Berestneff, N.. (li L"Actinomycose et ses agents infectieux, Moskau 1897. * Berthelot und Audre, Comptes reud. de l'Ac, 1891, Bd. 112, S. 598. *Beytliien, Hempel und Kraft, (1) Z. f'. Nahrungsmittel- Unters, etc., 1904. S. 215. *Biiiz, C, (1) Deutsche med. Wochenschrift, 1901, S. 212. *Bostroem, (1) Zieglers Beiträge, 1891, Bd. 9, S. 1. *Brefeld, (1) Botan. Untersuchungen über Schimmelpilze, 1881. *Büsg'en, (1) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges.. 1894, Bd. 12, S. 147. * Colin, (1) Beitr. z. Biol. d. Pflanz., Heft 3, S. 186 u. 202. *Corda, Prachtflora europäisch. Schimmelpilze. Leipzig-Dresden 1839. *Cran- well, (1) Eevue de la soc. med. Argeutiua, Vol. XII, Nr. 65. *I)omec, Th. (1) Arch. de med. experim. et d'anatom. path. 1892. * Ehrenberg', Christian Gottfried, (1) Die In- fusionstierchen als vollkommene Organismen. Leipzig 1838. * Eidam, (1) Jahresber. d. Schlesischeu Gesellsch. für vaterl. Kultur, 1876. *Eppinger, (1) Zieglers Beiträge, 1890. Bd. 9, S. 287. * Fischer, A., (Ij Vorlesungen über Bakterien, 2. Aufl., Jena 1903. — (2, Jahrb. wiss. Bot., 1895, Bd. 27, S. 163. * Flügge, (1) Mikroorganismen, 3. Aufl., Leipzig 1896. ^Gasperini, G., (1) Ann. de microgr , 1890, Bd. 2, S. 449; Aunali d'Igieue, 1892, Bd. 2, S. 166. * Gilbert, di Z. f. Hyg.. 1904. Bd. 47, S. 383. *Harz, (1) Vor- trag in der Gesellschaft für Morphologie und Physiologie, München 1900. *Hoeflich, (1) Oest erreich. Monatsschrift f. Tierheilkunde, 1901. *Hueppe, (1) Naturwiss. Einführung in die Bakteriologie, Wiesbaden 1896. * Israel, J., (1) Virchows Archiv, 1878, Bd. 74, S. 15; 1879, Bd. 78. S. 421. * Jackson, (1) Hvg. Eundsch., 1904, S. 19. *Johan- Olsen, J., (1) Centralbl. f. Bakt., 1897, 2. Abt., Bd. 3, S. 273. * Kruse, (1) In: Flügge, Mikroorganismen, 3. Aufl., 1897. * Lachner-Sandoval, (1) DLssert., Straßburg 1898. * Lehmann und Neumauu, Bakteriol. Diagnostik, München 1904, III. *Lubarsch, (1) Z. f. Hvg.. 1899, Bd. 31, 8. 187. *Migula, (1) Svstem der Bakterien, Jena 1897. — (2) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1897, S. 321. * Molisch, H., (1) Die Pflanze in ihren Be- ziehungen zum Eisen. Jena 1892. *>(adson, G. (1) St. Petersburger Akademie, 1903. *Oesten, (1) Gewinnung. Reinigung, Aufspeicherung und Förderung des Wassers, in: Oesteu und Frühling, Handbuch der Ingenieurwissenschaften, 4. Aufl. 1904. Bd. 3. *Rößler, 0., (1) Archiv d. Pharmacie, 1895, Bd. 233, S. 189. * Rossi-Doria, (1) Annali d"Igiene, 1892, Bd. 1, S. 399. * Raumer, von, (1) Zeitschr. f. analvt. Chemie, 1903, S. 591. *Rulluiann, W., (1) Dissert.. München 1895. — (2) Centralbl. "f. Bakt., 2. Abt., 1896, Bd. 2, S. 116 u. 701. — (3) Ebenda. 1899, Bd. 5, S.'212 u. 713. *Salzniann, (1) Dissert., Königsberg i. Pr. 1902. * Saufelice, (1) Centralbl. f. Bakt., 1. Abt., 1904, Bd. 36, Orig., S. 355. *Sauvageau und Radais, (1) Comptes rend. de l'Ac., 1892, Bd. 114, S. 559. *Schorler, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1904, Bd. 12, S. 681. *Weichsel- bauui, (1) Parasitologie, Jena 1898. * Winogradsky, (1) Bot. Ztg., 1888, Bd. 46, S. 261. *Wolff, M., (1) Virchows Archiv, 1891, Bd. 126, S. 11. *Zopf, (1) Ent- wicklungsgeschichtliche Untersuchungen über Crenothrix polyspora, die Ursache der Berliner Wasserkalamität, Berlin 1879. {Manuskript-Einlauf : 30. Aug. 1904.) — 214 — 8. Kapitel. Der Kreislauf des Schwefels. Von Dr. W. Omelianski in St. Petersburg. § 58. Bildung: \oii Schwefelwasserstoff l)ei der Zersetzung der 5 Proteinkörper. Deu Geruch des Schwefelwasserstoffes vergleicht man gewöhnlich mit dem Gestank von faulen Eiern, d. h. von solchen, in denen unter Einwirkung der in ihr Inneres eingedrungenen Mikroorganismen sich Fäulnisvorgänge eingestellt haben. Die Entbindung dieses Gases bei 10 allen Fäulnisvorgängen kommt so häufig vor, daß man sie geradezu als wichtiges Symptom der Fäulnis aufzufassen pflegt. Eine ähnliche Zer- setzung der Proteinkörper unter Bildung von Schwefelwasserstoff (und dessen Derivaten) kann man auch auf rein chemischem Wege, durch Einwirkung von Alkalien und Säuren, hervorrufen. Sogar beim Kochen 15 in reinem Wasser scheidet sich aus dem Eieralbumin 0,1 Proz. Schwefel- wasserstoff ab. Alle diese Tatsachen weisen darauf hin, daß die Schwefel- wasserstoftgruppe im Eiweißmolekül mit den anderen Elementen nicht fest verbunden ist und unter Einwirkung verschiedener Agentien sich leicht abspaltet. 20 Die Anzahl der Mikrobenarten, welche eine Zersetzung der Eiweiß- körper unter Ausscheidung von Schwefelwasserstoff hervorzurufen ver- mögen, ist eine sehr beträchtliche. Die Untersuchungen von Petei und Maassen (1, 2), EuBNER (1), Stagnitta - Balistreri (1), Kemp^-ee (1), Kaeplus (1) u. a. haben erwiesen, daß die Fähigkeit, bei Eiweißzer- 25 Setzung Schwefelwasserstoff in größerer oder geringerer Menge abzu- spalten, nicht nur den gewöhnlichen Fäulnisbakterien, denen allein sie früher zugeschrieben worden ist, sondern überhaupt den meisten be- kannten Mikroben zukommt, welche auf Eiweißnährböden gedeihen können, und daß sie insbesondere dann sich bemerkbar macht, wenn die 30 Luftzufuhr zu der Zucht beschränkt ist oder wenn die Zusammen- setzung des Nährbodens dafür günstig ist; so ist z. B. ein Zusatz von Pepton sehr förderlich. Sogar der physikalische Zustand des sich zer- setzenden Eiweißes (rohes oder gesottenes Eieralbumin) läßt diese Fähigkeit nicht unbeeinflußt. Einige Mikroben besitzen sie jedoch fast Sogar nicht oder jedenfalls nur so schwach ausgebildet, daß sie nicht mit Sicherheit nachgewiesen werden kann. Hierher gehören z. B. der Bac. suhfiUs, der Bac. violacens, der Bac. ramosus und einige andere, denen diese Fähigkeit, wenn überhaupt, so jedenfalls in verschwindendem Maße zukommt. 40 Der Nachweis der durch Mikrobentätigkeit zustande kommenden Schwefelwasserstoflausscheidung kann auf sehr einfache Art geführt Averden: man hängt im oberen Teile des Kolbens, in welchem die Fäul- nis stattfindet, ein Stück Bleipapier auf, das unter der Einwirkung von Schwefelwasserstoff sich schwärzt, oder man fügt dem Nährboden Eisen- — 215 — salze zu, die mit Schwefelwasserstoff schwarzes Schwefeleisen bilden. In betreff des Nachweises auf Plattenzuchten vergleiche man die Bemerkung auf S. 108 dieses Bandes. Die Ausscheidung- von Schwefelwasserstoff aus dem komplizierten Molekül der Proteinkörper kann entweder als Ergebnis einer Spaltung, 5 wobei die Schwefelwasserstoffgruppe gleichsam als im Eiweißmolekül präformiert gelten muß, oder aber einer reduzierenden Wirkung, sei es der Mikroben selbst oder der Produkte ihrer Lebenstätigkeit, aufgefaßt werden. Die letztere Ansicht vertreten Petri und Maassen (1), w^elche die reduzierende Tätigkeit der Mikroben auf die Ausscheidung von 10 Wasserstoff in statu nascendi zurückführen, welcher den schwach ge- bundenen Schwefel organischer Verbindungen abspaltet. Es gelang ihnen, auf chemischem Wege durch Einwirkung des mit Wasserstoff be- ladenen Palladiummohres auf Pepton- oder Eiweißlösung bei ÖO*^ Aus- scheidung von Schwefelwasserstoff' hervorzurufen. Dieser Ansicht gemäß 15 kann die Abspaltung dieses Gases bei der Eiweißfäulnis also mit sonstigen Eeduktionsvorgängen, wie z. B. dem von Lackmus, von blauem Indigo, von Eisenoxydsalzen usw., identifiziert werden. Rübnee (1) bestreitet jedoch diese Ansicht, indem er darauf hinweist, daß Schwefelwasserstoffent- wicklung nicht nur unter Einwirkung von anaeroben Bakterien (welche 20 allein die Fähigkeit haben, Wasserstoff auszuscheiden), zustande kommen, sondern auch durch streng aerobe Mikroben und sogar bei verstärkter Lüftung der Zucht stattfinden kann, obgleich in diesem letzteren Falle die Menge des ausgeschiedenen Schwefelwasserstoffes infolge teilweiser OxjTlation eine geringere ist. Darum meint dieser Forscher, daß der 25 Schwefelwasserstoff' ein Ergebnis nicht der durch Wasserstoff bedingten Reduktion sondern der Abspaltung der Schwefelwasserstoffgruppe aus dem Eiweißmolekül unter der unmittelbaren Einwirkung des Bakterien- protoplasmas ist, gerade so wie wir Spaltungen und L^msetzungen anderer Art auf direkte Zellwirkung zurückzuführen pflegen. 30 Der Umstand, daß die einzelnen Ansichten über den Mechanismus der in Rede stehenden Zersetzung einander zuwider laufen, ist zweifel- los zum größten Teile dadurch zu erklären, daß wir bis jetzt nicht über genaue Angaben in betreff' des Baues des Eiweißmoleküls überhaupt und der Stellung der Schwefelwasserstoffgruppe darin im besonderen ver-35 fügen. Selixsky und Brüssilowsky (1) haben den Versuch gemacht, dieses Hindernis zu umgehen. Als schwefelhaltigen Nährstoff wählten sie für ihre Versuche nicht Eiweiß, sondern eine organische Substanz von ganz bestimmter Zusammensetzung, nämlich das Ammoniaksalz der Thiodiglycolsäure (CO., • NH^ ) • CH.^ • S • CH.3(C0.2 • NHJ, in welcher der 4o Schwefel mit zwei Kohlenstoff-Atomen verbunden ist, die nicht unmittel- bar aneinander hängen. Indem diese beiden Forscher den durch Brüssilowsky aus Limanschlamm abgeschiedenen Vibrio hydrosiüfureus auf eine 2-proz. Lösung dieses Salzes in Anwesenheit von Calciumchlorid und Kaliumphosphat einwirken ließen, konnten sie Ausscheidung von 45 Schwefelwasserstoff" erzielen. AMr sehen also, daß der Schwefel, welcher in organischen Substanzen mit Kohlenstoff" verbunden ist, durch die re- duzierende Einwirkung von Mikroben (gleichviel wovon sie abhängt) sich von dem Kohlenstoff' loslösen und beim Zerfall des Moleküls als Wasserstoffverbindung (HoS) austreten kann. Uebertragen wir diese 50 Schlußfolgerung auf Eiw^eißkürper, so müssen wir zugeben, daß Schwefel- wasserstoff bei deren Zersetzung als Ergebnis nicht nur der Abspaltung der im Molekül schon vorhandenen HoS-Gruppe sondern auch der redu- — 216 — zierenden AVirknng- von Mikroben anf das Eiweiß, gleich der eben be- scliriel)enen. entstehen kann; letztere Wirkung kann entweder von den besonderen Eigenschaften des Mikrobenprotoplasmas selbst oder von irgend welchen Produkten ihrer Lebenstätigkeit (Wasserstoff, Methan u. a. m.) f, abhängen. § 59. Die Entstehung von Schwefelwasserstoff aus sauerstoff- haltigen anorganischen Schwefelverhindungen. Die Entstehung von Schwefelwasserstoff aus Sulfaten, Sulfiten und Thiosulfaten als Ergebnis der reduzierenden Einwirkung von Mikroben 10 kann in sehr einfacher Weise nachgewiesen werden. Zu den Versuchen an Sulfaten empfiehlt Beijerinck (1), Graben- wasser mit Zusatz von Sulfaten und einer geringen Menge von organi- schen Substanzen zu verwenden. Unter Luftabschluß werden die Sulfate bei 25 — 30*^ C bereits nach 12—24 Stunden reduziert, wobei sich be- 15 trächtliche Mengen von Schwefelwasserstoff entwickeln. Selinsky und Beussilowsky (1) beobachteten das Gleiche bei Einwirkung von Rein- zuchten des Vibrio hydrosuJfureus und des Bad. hjclrosuJfureum ponticnm, welches von ihnen beiden aus dem Schlamm des Schwarzen Meeres ab- geschieden worden war. Vor kurzem hat Nadson (Ij eine ähnliche Re- 2oduktion von Sulfaten, deren Lösung in Gegenwart von Peptonen und unter anaeroben Lebensbedingungen mit Reinzuchten des Proteus vulgaris und des Bac. mycoidcs beimpft worden w^ar, beschrieben. Darauf, daß Thiosulfate unter Bildung von Schwefelwasserstoff durch Bakterien reduziert werden können, hat zuerst Holschewnikoff (1) 25 im Jahre 1889 hingewiesen. Er hat die Zerlegung von Natriumthio- sulfat nach Beimpfung der Lösung mit dem Baderium suJfurenm be- schrieben, welches er aus dem Schlamm der Wiesbadener Kläranlage abgeschieden hatte. Eine eben solche Reduktion rufen auch die oben er- wähnten Mikroben, der Vibrio hydrosulfureus und das Bad. hjdrosulfureum 30 ponficum, in nur anorganischen Schw^efel enthaltenden Unterlagen hervor. Nach Beijerinck (1) werden Thiosulfate und Sulfite unter Bildung des in Rede stehenden Gases reduziert, wenn man sie zu einer Hefenzucht auf Würzegelatine oder in einen gewöhnlichen Gärungskolben zu gären- dem Zucker hinzusetzt. 35 Aus sämtlichen angeführten Beobachtungen könnte man den Schluß ziehen, daß die im Mikrobenreiche so weit verbreitete F'ähigkeit, sauer- stoffhaltige Schw^efelverbindungen bis zu Schwefelwasserstoö' zu reduzieren, nicht das Ergebnis einer spezifischen Eigenschaft einzelner, bestimmter Mikrobenarten sondern vielmehr der reduzierenden Wirkung des Proto- 4oplasmas oder irgend welcher Stoffwechselprodukte einer großen Reihe von Arten ist. In diesem Sinne äußert sich über diesen Prozeß auch Hoppe-Seyler (1), welcher bereits im Jahre 1886 die Bildung von Schwefelwasserstoff aus Sulfaten durch die reduzierende Wirkung von Methan in statu nascendi erklärt hat, welch letzteres Gas bei der 45Cellulosegärung entsteht und dann nach folgender Gleichung umge- setzt wird: CH, -f MSO4 = MCO, + H,S + H,0 Petri und Maassen (1 u. 2) erklären die Entstehung von Schwefel- wasserstoff aus sauerstoff'haltigeu Schwefelverbindungen durch Einwirkung 50 von Wasserstoff in statu nascendi, welcher von vielen anaerobeu Organismen — 217 — ausgeschieden wird. Indem sie den aus Zink und konzentrierter Salz- säure bereiteten Wasserstoff auf starke Ammonsulfatlösungen einwirken ließen, konnten sie Ausscheidung- von Schwefelwasserstoff beobachten. Auf Lösungen anderer Sulfate, unter ihnen auch Gips, übt der Wasser- stoff keine derartige AVirkung- aus; unter natürlichen Verhältnissen ist 5 jedoch eine solche Möglichkeit nicht ausgeschlossen, wobei die Sulfate 'mit dem bei der Fäulnis und bei der Harnstoffgärung entstehenden Ammoniumkarbonat in Wechselwirkung treten. Eine Reduktion von Thiosulfaten unter Bildung von Schwefelwasserstoff kann nach Petki und Maassen erzielt werden, wenn man mit dem mit Wasserstoff" be- 10 ladenen Palladiummohr auf jene einwirkt. Beijerinck (1) bestreitet jedoch die Beweiskraft dieser Versuche, für welche allzu künstliche Bedingungen, welche von denen des natür- lichen Vorganges zu weit abstehen, gewählt worden seien. Zudem sind diese Versuche auch in bezug auf ihre Methodik nicht tadellos. So z. B. 1,-, nahmen Petei und Maassen, um die Reduktion von Sulfaten durch Wasserstoff zu beweisen, konzentrierte Lösungen von Salzsäure und Ammoniumsulfat. Die hierbei entstehende, stark konzentrierte Schwefel- säure konnte zum Teil zu schwefliger Säure und letztere weiter zu Schwefelwasserstoff' reduziert werden. Abgesehen jedoch von diesen 20 Mängeln der j\Ietliodik wird man durch eine Reihe indirekter Er- wägungen davon abgehalten, sich der Wasserstofftheorie von Petki und Maassex ebenso wie auch der Methantheorie von Hoppe-Seyler ohne weiteres anzuschließen. Wollte man sie annehmen, so müßte man das Vorkommen von Wasserstoff oder Methan in den reduzierenden 25 Zellen all derjenigen Bakterien, welche die sauerstoffhaltigen Verbindungen des Schwefels zu reduzieren vermögen, anerkenuen. Wir verfügen jedoch nicht über Befunde, welche dieses z. B. in betreff der Hefenzellen be- stätigen könnten, obgleich letztere die Sulfite und Thiosulfate ziemlich kräftig reduzieren. Andrerseits aber reduzieren viele Bakterienarten. 30 welche energisch Wasserstoff' ausscheiden und die Reduktion von Lidigo- karmin, Lackmus. Eisenox3^dsalzen u. a. m. hervorrufen können, wie z. B. die Bakterien der Goligruppe und einige Buttersäurebakterieu, nichtsdestoweniger Sulfate nicht bis zu Schwefelwasserstoff. Schließlich üben einige Bakterien, wie z. B. die Orangesarcine, trotz ihrer scharf 35 ausgeprägten Fähigkeit, Schwefelwasserstoff auszuscheiden, auf andere leicht reduzierbare Substanzen, wie z. B. auf Nitrate, keine reduzierende Wirkung aus. Alle diese Tatsachen sprechen dafür, daß die reduzierende Wirkung von Bakterien auf schwefelhaltige Substanzen als ein spezifisches Merkmal einzelner Mikroben aufzufassen ist, welches von den besonderen 40 Eigenschaften ihres Protoplasmas abhängt. Man könnte mit Mueeay und Iryine (1) annehmen, daß die Reduktion der Sulfate unmittelbar durch den Kohlenstoff des Protoplasmas einiger Mikroben l^esorgt wird, und zwar etwa nach folgendem Schema: MSO4 -f 20 = 2CO.3 4- MS. 45 Das hierbei entstehende Sulfid wird durch Kohlensäure zersetzt und scheidet dann Schwefelwasserstoff aus : MS + CO.2 + HoO = H2S H- MCO3. Im Jahre 1895 hat Beijerinck aus Grabenwasser eine besondere anaerobe Mikrobenart. das SpiriUvni desulfuricans {Microspira desulfuricans 00 nach der Terminologie von Migula), welches Sulfat energisch zu Schwefelwasserstoff reduziert, rein gezüchtet und hat diesen Mikro- — 218 — Organismus als den eigentlichen Erreger der Sulfatreduktion hingestellt. Für die Zwecke der Züchtung dieses Spaltpilzes empfiehlt Beijerixck, Nährböden zu benutzen, welche auf 1 Liter Grabenwasser eine geringe Menge von mineralischen Salzen, 0,1 Proz. Natriumkarbonat, Sulfate 5 (Gips, Magnesiumsulfat oder MoHR'sches Salz) und Spuren von organischen Substanzen (Asparagin, Malzwürze oder Natriummalat) enthalten. Der Zusatz von diesen letzteren ist durchaus notwenig, denn die viel Energie erfordernde Reduktion der Schwefelsäure ist nur dann möglich, wenn zugleich organische Stoffe zugegen sind, welche durch die reduzierenden 10 Bakterien ozydiert werden können, um diese Energie zu gewinnen. Die Anhäufung von Schwefelwasserstoff in der Flüssigkeit übt auf die Mikroben keine schädliche \Yirkung aus, solange sein Gehalt 70 mg auf 1 Liter niclit übersteigt , in größerer Menge aber ist er schädlich. Eine Reinzucht des Sp. desulfuricans wurde auf 15 Gelatine- und Agargallerte mit den gleichen Zusätzen, wie sie eben zuvor für die Nährlösung angegeben worden sind, gewonnen. Während die Gallerte abkühlte, wurde ihr ein Tropfen einer klaren, neutralen Lösung von MoHR'schem Salz (als Schwefelquelle und Indikator), eine so geringe Spur von Natriumkarbonat, daß noch keine Trübung auftrat, 20 und ein Tropfen der flüssigen Zucht zur Impfung zugefügt. Die Kolonien des gesuchten Spaltpilzes können leicht an ihrer Schwärzung oder der Schwärzung des sie umgebenden Agars infolge von Schwefel- eisenbildung erkannt werden. Sie sind aus kurzen, nur sehr wenig ge- wundenen Spirillen zusammengesetzt, welche gewöhnlich ca. 4 i-i lang 25 und ca. 1 /t dick sind. Die meisten Individuen zeigen mäßig schnelle Eigenbewegung, jedoch nur so lange, als der Zutritt von Sauerstoff zu den Präparaten verhindert wird. Nach van Deldex's (1) Erfahrungen ist diese Form nur den Süßwässern eigen, indem die im Meerwasser aktive Form, Microspira aestuarii, obgleich sie dem S}). desulfuricans 30 täuschend ähnlich ist, doch von ihm spezifisch verschieden ist. Mit Reinzuchten des Sp. desulfuricans gelingen die Versuche der Sulfat- reduktion weniger leicht als mit Rohkulturen. Ein Zusatz von ein wenig Natriumsulfit (bis 0,5 Proz.), welcher Körper ebenso wie Thiosulfate durch diese Spirillen leicht unter Schwefelwasserstoffbildung reduziert wird, 35 bringt eine begünstigende Wirkung auf den Prozeß hervor. Die Schwefel- wasserstoff'bildung steigt in den Reinzuchten dieser Bakterien, nach VAN Delden's Versuchen, sehr hoch an, so z. B. wurden in einem Falle 238 mg dieses Gases, bei Ilicrospira aestuarii sogar 952 mg pro Liter Zuchtilüssigkeit aufgefunden, ein so hoher Schwefelwasserstoffgehalt, wie 40 er wahrscheinlich unter natürlichen Verhältnissen niemals vorkommen wird. Es stellte sich bei den Versuchen mit Reinzuchten von Sp. desul- furicans heraus, daß dieses leicht eine höhere Konzentration der orga- nischen Stoffe erträgt, als man aus den Befunden an Rohzuchten hatte vermuten können; so wurde z. B. in 2-proz. Lactat eine sehr starke 45 Schwefelwasserstoffbildung verursacht, und selbst in Fleischwasser, worin die Spirillen in Rohkulturen sofort durch Fäulnisbakterien verdrängt werden, fand durch Reinzuchten kräftige Sulfatreduktion statt. Zur Reinzüchtung von Microspira aestuarii wurden dieselben Nährböden wie bei Sp. desidfuricans, nur mit dem Zusätze von 3 Proz. Kochsalz, ange- 50 wandt, indem das iVussehen der Kolonien und alle Kulturmerkmale buch- stäblich dasselbe wiederholen, was bei der Zucht von Sp. desulfuricans schon beschrieben wurde. Die Reduktion des Sulfates beginnt gewöhn- lich schon einen Tag nach der Impfung; in jungen Zuchten sind die — 219 — Spirillen gut beweglich und kaum von der entsprechenden Süßwasserform zu unterscheiden. Die Uebereinstimmuug, die Sp. desulfuricans und 31. aefituarii in ihren Eigenschaften zeigen, gab van Delden Veranlassung zu der Frage, ob hier wirklich zwei verschiedene Arten vorliegen oder bloß zwei Varietäten derselben Art, welche durch Aenderung des Koch- 5 Salzgehaltes der Zuchtflüssigkeit ineinander übergehen können (eine plötzliche Aenderung des Kochsalzgehaltes von auf 3 Proz. bei Sp. desulfuricans und von 3 Proz. auf bei M. aestuarn hat den Untergang dieser Organismen zur Folge). Die angestellten Versuche mit allmählich zunehmenden Kochsalzkonzentrationen haben gezeigt, daß deren Wirkung 10 auf diese beiden Spirillen so verschieden ist, daß wir sie vorläufig als zwei verschiedene Arten betrachten müssen. Dieselben Jferosp/ra-Formen hat wahrscheinlich auch Goslixg (1) in seinen Versuchen über die Reduktion der Sulfate im Passugger Ulricuswasser (eine stark alkalische Eisen- quelle) in Tätigkeit gehabt, obwohl es ihm nicht gelungen ist, sie rein- 15 zuzüchten. § 60. Bildimg von Schwefelwasserstoff als Ergebnis der Vereinigimg von freiem ScliAvefel mit Wasserstoff (Hydrogenisation des Schwefels). Im Jahre 1879 hat Miq.uel (1 u. 2) aus Abwässern einen anaeroben, ca. 1 // dicken, beweglichen Bazillus abgeschieden, welcher Eieralbumiu 20 unter Bildung von Schwefelwasserstotf zersetzt. Die Entbindung dieses Gases kann auch dann beobachtet werden, wenn der Bazillus auf Nähr- böden gezüchtet wird, denen, bei geringem Gehalt an schwefelfreien organischen Substanzen, freier Schwefel oder vulkanisierter, schwefel- haltiger Kautschuk zugesetzt worden war. Miquel hat den durch ihn 25 entdeckten Spaltpilz als Ferment sujfhijdrique bezeichnet und hat dessen Fähigkeit, Schwefel zu hydrogenisieren , als für diesen Mikroben spezitisch hingestellt. Düclaux bestreitet dies jedoch entschieden und betrachtet die Hydrogenisation des Schwefels als sekundären Prozeß, der zu dem Stotf- und Kraftwechsel dieses Organismus nicht in unmittel- 30 barer Beziehung steht. Allem Anscheine nach geht die Hydrogenisation des Schwefels über- haupt mit reduzierenden Fäulnisprozessen Hand in Hand. Winogeadskt (3) hat unter dem Mikroskop das allmähliche Schwinden von Schwefel unter Bildung von Schwefelwasserstoff bei der fauligen Zersetzung abge- 35 storbener Fäden von Schwefelbakterien (Beggicdoa), welche Schwefel- tröpfcheu enthalten, verfolgt. Indem er die Zucht im Laufe von mehreren Tagen systematisch beobachtete, konnte er feststellen, daß das Präparat um so stärker nach Schwefelwasserstoff roch und einen um so breiteren, trübgelben, aus Körnern und Kristallen von Schwefel 4o bestehenden Saum aufwies, je mehr die toten Beggiatoa-Fäden von ihrem Schwefel einbüßten. Die Entstellung des Schwetelwasserstoffes ist durch Hydrogenisation des in den Beggicdoa-ZeWen enthaltenen Schwefels zu erklären; letztere aber ist durch die sich abspielenden Fäulnis Vorgänge bedingt. Der Schwefel wandert von der Mitte des 45 Präparates nach dem Umfange zu aus, weil der in der Richtung nach diesem hin diffundierende Schwefelwasserstoff' durch den Luftsauerstoff oxydiert wird. Dieselbe Erscheinung der Hydrogenisation des Schwefels kann leicht auch makroskopisch, in der Zucht, nachgewiesen werden. Beijerixck (1) m - 220 — füllt zu diesem Zwecke einen kleinen Kolben mit Fleischwasser, das durch Kochen luftfrei gemacht worden ist und einen Zusatz von 0,1 Proz. von Ferrolactat oder von MoHR'schem Salz als Indikator erhalten hat. und ein zweites ähnliches Kölbchen mit dem gleichen Gemisch, dem 5 noch überdies Schwefelblnmen zugefügt worden sind. Man beimpft mit einigen Tropfen Grabenwasser oder mit etwas Garteuerde und stellt beide Gefäße im Brütschrank bei 30'' C auf. Sulfatreduktion findet in diesen Flüssigkeiten nicht statt. Dennoch tritt in beiden Proben schon nach 24 Stunden infolge von Schwefeleisenbildung eine Schwärzung auf. 10 Es ist dabei noch bemerkenswert, daß im Kölbchen ohne Schwefel die Färbung bald eine gewisse Grenze erreicht, während sie in dem mit Schwefel versetzten Kölbchen viel länger fortschreitet und unter Aus- scheidung einer großen Menge eines schwarzen Niederschlages die Flüssig- keit tiefschwarz werden läßt. 15 Alle diese Tatsachen weisen darauf hin, daß die Hydrogenisation des Schwefels ein sekundärer Prozeß ist, der sich im Gefolge vieler Eeduktionsvorgänge abspielt und vielleicht von dem oder jenem Produkt der Lebenstätigkeit von Mikroben abhängt. So erldären Petri und Maassen die Hydrogenisation des Schwefels durch Einwirkung von 20 Wasserstoif in statu uascendi (vgl. S. 215). Eine besondere Stellung in der Frage hat Eey-Pailhade (1) ein- genommen, welcher die Hydrogenisation von Schwefel einer spezifischen enzymatischen Substanz, die er Philothion nannte, zuschreibt. Es ist ihm im Jahre 1888 gelungen, aus der Hefenzelle einen in verdünntem 25 Alkohol löslichen Bestandteil auszuziehen, welcher die Fähigkeit besitzt, Schwefel zu hydrogenisieren. Zur Gewinnung dieser Substanz behandelte er trockene Hefe mit dem gleichen Gewicht Alkohols von 86 Proz. und schüttelte in einer geschlossenen Flasche durch zwei Tage. Das ab- filtrierte Extrakt stellte eine vollkommen durchsichtige, gelbliche, etwas 30 sauer reagierende Flüssigkeit dar, welche bei 35" ungefähr 0,001 Proz. ihres Gewichtes Schwefelwasserstoff aus Schwefel entbinden konnte. Nach der Erhitzung bei 70 ^ durch zwei Stunden trübte sich die Flüssig- keit und verlor ihre obengenannte Fähigkeit. Eine ähnliche Substanz fand Rey-Pailhade (2) auch in vielen Geweben der Tiere, in denen sie 35 in bezug zum Schwefel eine Rolle ähnlich jener spielt, Avelche dem Hämoglobin in Beziehung zum Sauerstoff zukommt. Rösing (1) macht betreffs dieser Reduktionswirkungen von Organen und Säften auf Schwefel die Annahme, daß bei diesen Umsetzungen das Wasser eine Rolle spiele, indem eine Spaltung desselben zur Hydroxylierung der Eiweißstoffe 40 unter Freiwerden von Wasserstoff führe. In wieweit diesen Beobachtungen eine allgemeine Bedeutung zuerkannt werden kann, ist noch als eine offene Fräse zu betrachten. § 61. Die Schwefelwasserstoft'büdiiiig in den Meeren nnd Seen. Aus den Darlegungen in den vorhergehenden Paragraphen ist zu 45 ersehen, daß die Entwicklung von Schwefelwasserstoff unter dem Ein- flüsse von Bakterien eine Naturerscheinung von sehr großer Verbreitung ist. Die Bedeutung dieses Vorganges erstreckt sich auf sehr verschiedene Gebiete von großem wissenscliaftlichen und praktischen Interesse. So findet z. B. die Schwefelwasserstoffentwicklung im Boden und im Unter- 50 gründe der Städte, namentlich in den Sommermonaten, weite Verbreitung; — 221 — die Sclnvängeriing des Wassers der Stadtgräben mit diesem Gase kann in einzelnen Fällen (z. B. in Amsterdam, siehe Salti:t |1J) die Gesund- heit der Bewohner bedrohen und muß die Aufmerksamkeit der Gesund- heitsbehörden auf sich lenken. Den Balneologen daci-eg-en liegt viel (hiran, den Gehalt von Heilquellen, Schlamm der Seen und Limane usw. 5 an Schwefelwasserstoff, welcher eine Hauptkraft der Heilwirkung abgibt, nach Möglichkeit zu erhalten. Für den Geologen wie für den Biologen in gleichem Maße interessant ist die Entwicklung dieses Gases in See- häfen und Meeresbuchten, in denen große Mengen von faulenden Ab- fällen sich ansammeln, sowie in einigen Meeren, in welchen der Grund- 10 schlämm eine Eeihe von Reduktionsvorgängen durchmacht und Schwefel- eisen sich in ihm ablagert, während der Sulfatgehalt des Wassers ein geringerer wird. In der Tat äußert die Bereicherung des Wassers mit Schwefelwasserstoff, welche stets von einer Verminderung des Sauerstoff- gehaltes fast bis auf Null begleitet ist, eine bedeutende Wirkung nicht 15 nur auf die darin lebenden höheren Organismen des betreffenden Meeres sondern auch auf die Bakterien darin. In schwefelwasserstoffhaltigem Wasser verschwindet die gewöhnliche Flora und Fauna der oberen oxygenisierten Schichten fast ganz; es finden sich nur die den herrschen- den besonderen Lebensbedingungen angepaßten Lebewesen vor, so z. B. 20 grüne Oscillarien. Chroococcaceen. Diatomeen, Anguillulideu, Infusorien, Rädertierchen usw. Besonders charakteristisch sind die Infusorien, welche sich nicht bloß in den oberflächlichen sondern auch in den tieferen Schichten dieses Wassers aufhalten, in denen der Sauerstoffgehalt ein äußerst geringer ist. Man trifft hier auch eine Reihe von Bakterien an, 25 welche in stark nach Schwefelwasserstoff riechenden Flüssigkeiten ganz gut gedeihen und sich vermehren; hierher gehören nicht nur solche Bakterien, welche dieses Gas zu Schwefelsäure oxydieren (Schwefel- bakterien), sondern auch diejenigen, für welche eine schwefelwassei stoff- haltige Umgebung infolge ihrer reduziei'enden Fähigkeit gedeihlich ist 30 (viele anaerobe Bakterien). Ueber die Größe des Gehaltes au Schwefelwasserstoif in den natürlichen Wasserbecken kann man sich nach den Angaben Nadson's (1) einen Begriff' machen. Dieser Forscher fand im Grundwasser des Weissowo-Salzsees (Gonv. Charkow, Rußland) in einem Liter die nach- 35 stehend verzeichneten Mengen dieses Gases vor: In der Tiefe von 16 m 5,91 ccm HoS 55 ;i V 7- ISA » 88,31 „ ,, „ „ „ „ 18,7,, 184,96 „ „ Man könnte im Meerwasser als Ergebnis der Reduktion von Sul-40 täten einen beträchtlichen Gehalt daran erwarten. In Wirklichkeit ist dies jedoch durchaus nicht immer der Fall. Diese Erscheinung kann nur unter gewissen günstigen Bedingungen, welche in der Natur sehr selten zusammentreffen, in größerer Entfaltung auftreten. Mit Bestimmt- heit ist das Vorkommen von Schwefelwasserstoff fürs erste nur im 45 Schwarzen Meere nachgewiesen worden. Die russische Tiefsee-Expedition vom Jahre 1891 konnte im Schwarzen Meere überall, von einer Tiefe von 200 — 400 m angefangen, eine Verunreinigung des Wassers mit Schwefelwasserstoff" nachweisen; über diese Tiefe hinaus verbreitet sich die Fauna nicht weiter hinab, der Gehalt an diesem Gase aber wächst 50 von hier aus in der Richtung zum Meeresboden immer mehr an. Nach Lebedi^'zeff's (1) Bericht wies ein Liter Wasser ans dem Schwarzen Meere auf: — 222 — In einer Tiefe von 213 m 0,33 ccm H^S 5? 5? r ?7 427 „ 2,2^ „ „ „ „ „ ,. 202ö „ 5,55 ,, „ „ „ „ „ 2528 „ 0,55 „ „ 5 Demnach enthält also die dem Meeresgrunde aufliegende Schichte 20 mal mehr Schwefelwasserstoff als das AVasser an der Oberfläche. Dieser Reichtum des Tiefwassers an diesem Gase macht eine be- sondere Eigentümlichkeit des Schwarzen Meeres aus und verbreitet sich, zufolge Lebedinzeff (1), weder auf das benachbarte Marmarameer noch 10 auch, zufolge der Ergebnisse der Oesterreichischen P^xpedition, auf den östlichen Teil des Mittelmeeres. Darum könnte das Schwarze Meer, das sich durch diese Eigenschaft von sämtlichen übrigen Meeren unter- scheidet, mit vollem Eechte als „Schwefelwasserstoff-Meer" bezeichnet werden. 15 Zweifellos ist die Entwicklung dieses Gases in der Tiefe des Schwarzen Meeres ein Ergebnis der Verwesung der am Meeresgrunde ab- gelagerten organischen Substanzen unter Einwirkung von anaeroben Bakterien in Anwesenheit von schwefelsauren Salzen des Meerwassers. In der Tat haben Selinsky und Brussilowsky (1) die Bakterien, welche 20 Sulfate und Thiosulfate in Abwesenheit von schwefelhaltigen organi- schen Substanzen zerlegen, im Schlamme des Schwarzen Meeres nach- gewiesen. Der Grund, warum dieser Vorgang sich gerade nur im Schwarzen Meere und nicht auch in anderen Meeren in so hohem Grade geltend macht, ist nach Andrussow (1 u. 2) darin zu suchen, daß in 25 jenem ersteren, dank dem nach der Tiefe zu rasch anwachsenden spezi- fischen Gewichte des Wassers, ein vertikaler Kreislauf der verschiedenen Wasserschichten ganz fehlt. In anderen Meeren, in denen solch rasches Anwachsen des spezifischen Gewichtes mit zunehmender Tiefe fehlt und beständige Strömungen herrschen, kann eine so beträchtliche Entwick- solung von Schwefelwasserstoff" in den tiefen, immer wieder frisch mit Sauerstoff" versehenen Schichten nicht stattfinden. Als untere Grenze des vertikalen Kreislaufes ist im Schwarzen Meere eine Tiefe, welche nicht unter 170 m hinabreicht, anzusehen; weiter unten steht die ganze Wassermasse still. Sauerstoff kann in diese Tiefen nur durch Diffusion 35 gelangen, welche aber, wie bekannt, nur sehr langsam vor sich geht und nicht weit vorzuschreiten vermag. Dieser Abgrenzung der Seewasser- schichten des Schwarzen Meeres entsprechend, beschränkt sich das aei'obe Leben dort nur auf die oberen, mit Sauerstoff versehenen Schichten, während sich in der Tiefe allerlei Fäulnisprodukte als Ergebnis an- 40 aerober Vorgänge ansammeln. § 62. Die Limane. Die an den Küsten des Schwarzen Meeres (z. B. bei Odessa) so häufigen Limane sind seichte, salzige Seen, welche von dem offenen Meere nur durch eine schmale, niedrige Landenge getrennt sind, und 45 deren Boden mit zähem Schlamme bedeckt ist, welcher seine scliwarze Farbe dem Gehalte an Schwefeleisen verdankt. Der zu Heilzwecken verwendete Limanschlamm, welcher sich unter der ihn bedeckenden Sole ablagert, stellt eine plastische, teigige, formlose Masse von schwarze r Farbe dar, welche stark nach Schwefelwasserstoff' riecht und eine deut- — 223 — lieh alkalische Reaktion besitzt. Den Grundstock dieses Schlammes bilden Lehmpartikel, feiner Hand und Muscheln ; er selbst aber besteht aus Salzablagerunoen mit reichlichem Eisengehalte und aus organischen Ab- fällen pflanzlicher und tierischer Herkunft. Mit der Luft in Berührung gebracht, zieht er begierig Sauerstoff an und nimmt infolge von 5 Oxydation des schwarzen Schwefeleisens graue Färbung an. Bedeckt man diesen oxydierten Schlamm wiederum mit Sole, so treten ziemlich bald in ihm schwarze Flecken auf. welche allmählich an Umfang zu- nehmen, sodann miteinander verfließen, so daß der Schlamm bald wiederum tief schwarz wird und alle charakteristischen Eigenschaftemo des zu Heilzwecken verwendeten Limanschlammes wiedererlangt. Diese Umwandlung von grauem, oxydiertem Schlamm in schwarzen wird durch die in ihm stattfindenden Reduktionsvorgänge bedingt, welche unter dem Einflüsse von besonderen, dem Leben in konzentrierter Salzlösung an- gepaßten Mikroorganismen sich abspielen, die einerseits Schwefel- 15 Wasserstoff" und andererseits Ammoniak und Aminbasen ausscheiden. Unter diesen Bedingungen, d. h. bei Einwirkung von Schwefelwasser- stoff' in alkalischer Lösung, scheidet sich aus Eisensalzen eine sehr reichliche, gleichmäßige und plastische Masse des schwarzfarbigen colloi- dalen Schwefeleisenhydrates aus, welches selbst die engsten 20 Zwischenräume des aus Sand und Lehm zusammengesetzten Gerüstes durchdringt, alle feinsten Teilchen umgibt und auf diese Weise den charakteristischen Limanschlamm bildet. Einen Versuch, welcher die Teilnahme von Mikroorganismen an der Bildung von Limanschlamm beweist, hat zuerst Werigo (1 u. 2) angestellt. 25 Er sterilisierte grauen oxydierten Schlamm, welcher mit einer Schicht von Sole bedeckt war, durch Erhitzen auf 120 '^ C und stellte fest, daß dieser in solchem Zustande dann beliebig lange Zeit hindurch aufbe- wahrt werden kann, ohne seine graue Farbe oder seine übrigen Eigen- schaften einzubüßen. Man braucht jedoch derartig behandelten Schlamm so nur mit einer kleinen Menge unsterilisierten schwarzen Schlammes zu beimpfen, um schon nach kurzer Zeit beobachten zu können, daß er all- mählich dunkler wird und sich in den charakteristischen schwarzen Schlamm umwandelt. Nach Versuchen von Philippowitsch (1) und von Brussilowsky 35 (1 u. 2) tritt die Schwärzung des sterilisierten grauen Schlammes selbst dann ein, wenn er mit Limanwasser oder sogar mit Flußwasser beimpft wird. Der letztgenannte Forscher hat den Versuch gemacht, die Bak- terien, welche die im Limanschlamm vor sich gehenden Reduktionsvorgänge durchführen, aus ihm abzuscheiden. Als derartige reduzierende Agentien 40 wirken seiner Meinung nach drei Arten von schwärmfähigen, etwas ge- bogenen Stäbchen, welche sowohl morphologisch als auch physiologisch sehr nahe miteinander verwandt sind. Nährbouillon nimmt unter ihrer Einwirkung alkalische Reaktion an, auf Fleischpeptongelatine entwickeln sie einen charakteristischen Geruch nach Limanschlamm. Diese Bak-45 terien entwickeln bedeutende reduzierende Kraft, gehören zu den fakul- tativ anaeroben Mikroorganismen und vermögen auf sehr salzreichen Nährböden zu gedeihen. Alle diese charakteristischen Eigenschaften sind jedoch bei jeder einzelnen dieser drei Arten in verschieden großem jMaße ausgebildet. Beimpft man mit einer Reinzucht dieser Bakterien, 50 insbesondere der einen von ihnen, des Vibrio hydrosuJfureus, welcher die höchste reduzierende Kraft besitzt, sterilisierten grauen (oxydierten) Limanschlamm, so sieht man diesen sehr bald von dem Irapfstiche aus — 224 — sich schwärzen. Besonders lebhaft verläuft die Reduktion nach g'leich- zeitig-er Beimpfiing mit allen drei Arten. Bei einer Temperatur von 30" C beginnt sie schon nach einigen Stunden, viel rascher als nach ßeimpfung mit einem Stückchen schwarzen Schlammes. Die graue 5 Masse gewinnt die gleiche schwarze Färbung, das gleiche Gefiige und den gleichen Geruch wieder wie frischer, eben dem Liman ent- nommener Schlamm. Trotz des positiven Ergebnisses dieser Ver- suche ist jedoch kein Grund vorhanden, die von Beussilowski ge- züchteten Bakterienarten als spezifische Erreger der Eeduktion von 10 Limanschlamm anzusehen. Nach Versuchen dieses Forschers selbst kann die Schlammreduktion, und zwar mit nicht geringerem Erfolge, auch durch einige andere Mikroben bewirkt werden, die in keinerlei Beziehung zum Limanschlamm stehen, so z. B. durch Bac. phospJwrescens, Bac. typhi usw. Man darf wohl annehmen, daß sich nicht wenige der- 15 artige reduzierende Bakterien finden werden, insbesondere unter den fakultativ anaeroben, zu denen die große Mehrzahl der Fäulnisbakterien gehört. Ein lehrreicher Versuch, plastischen Schlamm künstlich zu gewinnen, ist von Selinsky und Brussilowsky (1) gemacht 20 worden. Sie nahmen eine 2-proz. Lösung von Aliiminiumchlorid (um die Menge der colloidalen Massen zu vergrößern), fügten etwas Eisenchlorid hinzu und versetzten das mit Ammoniak alkalisch gemachte Gemisch mit einer Bouillonzucht des Limanmikroben und mit einer 0,3o-proz. Thiosulfatlösung. Nach 24 Stunden schied sich ein tiefschwarzer :iü Schwefeleisenhydrat-Niederschlag ab, der in der Masse des Aluminium- oxj'dhydrates eingeschlossen war. Er erinnerte stark an den plastischen colloidalen Limanschlamm, nur daß er weicher als dieser war, weil er keine Muscheln und keinen Sand enthielt. § 63. Die Schwefenbakterieu. Ihre Terbreituiig und die 30 allgemeinen Methoden ihrer Züchtung-. Der Umstand, daß biologische Vorgänge, welche von Schwefel- wasserstoff-Ausscheidung aus organischen und anorganischen schwefel- haltigen Substanzen begleitet werden, in der Natur allgemein verbreitet sind, würde sehr bald zu bedeutender Anhäufung dieses für Pflanzen :^.uind Tiere giftigen Gases im Boden, im Wasser und sogar in der Luft führen, wenn es kein ausgleichendes Gegenstück zu diesem Vorgange gäbe, welches in der parallel verlaufenden Oxydation von Schwefel- wasserstoff zu Schwefelsäure, deren Salze einen notwendigen Bestandteil der mineralischen Pflanzennahrung ausmachen, besteht. Diese Oxydation jo findet überall als rein chemischer Prozeß unter Einwirkung des Luft- sauerstoffes statt. Der in Wasser gelöste Schwefelwasserstoff" bildet zu- erst ein feines Schwefelpulver, welches sodann, besonders lebhaft bei Anwesenheit von porösen Körpern, zu Schwefelsäure oxydiert wird. In der Natur geht jedoch dieser Oxydationsprozeß viel kräftiger und um- 45 fassender unter Einwirkung besonderer Bakterien vor sich, welche WiNOGEADSKY (1) als S c h w c f c 1 b a k t c r 1 e u bezeichnet hat und welche sich von den übrigen Si)altpilzen durch das Vorkommen von Schwefel- tröpfchen im Bakterienprotoplasma unterscheiden. Im Gegensatz zu den schwefelwasserstoffbildenden und stark reduzierenden Bakterien, 50 äußern die Schwefelbakterien eine kräftig oxydierende Wirkung, — 225 — durch welche sie den Schwefelwasserstoff, d. h. das Produkt der Lebens- tätigkeit der bisher betrachteten Mikrobeugruppe, zu ihren biologischen Zwecken verwenden. üer Gruppe der Schwefelbakterien gebührt ein hervorragender Platz in der Geschichte der Mikrobiologie, da sich bei ihrem Studium der 5 Kampf der Meinungen in betreff der wesentlichsten Fragen, welche die Morphologie und Physiologie der Bakterien behandeln, abgespielt hat, und weil ihuen eine große EoUe in der Ausbildung unserer derzeitigen bakteriologischen Anschauungen zugetallen ist. Die Untersuchungen über die Morphologie dieser Organismen haben uusere Auffassungen 10 über die Abgrenzung der Bakterienspecies, deren Entwicklungsgeschichte usw. wesentlich beeinflußt. Die Erörterungen über den Wert der Zell- gestalt der Bakterien für die Arten-Bestimmung, dann die Lehre über den Pleomorphismus der Bakterien haben hier Belege und Begründung gefunden. Andererseits waren die Schwefelbakterien die ersten Vertreter 15 einer besonderen Klasse von Bakterien, denen die bemerkenswerte Fähigkeit zukommt, gewisse anorganische Substanzen zu oxj^dieren. Hierher gehören nebst den Schwefelbakterien die Eisenbakterien, die nitrifizierenden Mikroben usw., welche durch Winogradsky studiert worden sind. Diesem Forscher gebührt das Verdienst, nachgewiesen zu haben, 20 daß dieser rein anorganische Oxydationsprozeß für diese Wesen die ein- zige Energiequelle vorstellt, auf deren Kosten ihre Lebensprozesse sich abspielen, und dadurch haben diese Mikroben eine hervorragende Bedeutung in der Physiologie gewonnen. „Die Mehrzahl der hierher gehörenden Organismen," schreibt 25 WiNOGRADSKY (2), „slud Überall in Sümpfen, Tümpeln usw. verbreitet, selbst da, wo man ihr Vorkommen nicht ahnt, weil sie nur in höchst unbedeutender Menge zugegen und durch direkte mikroskopische Unter- suchung des Wassers oder Schlammes nicht zu entdecken sind. Eine namhafte Vermelirung ei-reichen sie nur in Gewässern, welche eine ge-so wisse ]\lenge Schwefelwasserstoff gelöst enthalten. Ihr Hauptfundort sind die Schwefelquellen." Sie bilden dort schneeweiße zierliche Netze, welche den Boden der Quellen vollständig auskleiden. Lange Zeit hin- durch galten diese Gebilde für tote organische Niederschläge; in Frank- reich werden sie als baregine oder gl airine, nach dem Namen der 35 Schwefelquelle zu Barege (in den französischen Pyrenäen), bezeichnet. Nicht selten sind die farblosen Schwefelbakterien mit in verschiedenen Nuancen von rot oder rotviolett gefärbten Arten (Purpurbakterien) untermengt, welche unweit des Ausflusses der Quelle an ihrem Grunde einen prächtigen Teppich bilden. 4o Schwefelbakterien können fast in jedem Sumpfe, insbesondere im Spätherbst oder im Frühjahr, nachgewiesen werden, wenn die Pflanzen- reste der vorhergegangenen Vegetationsperiode im Wasser (unter Bildung von Schwefelwasserstoff) faulen. Die Bildung dieses Gases und die Ver- mehrung der Schwefelbakterien verläuft besonders lebhaft, w^enn das 45 Wasser an Sulfaten (Gips) reich ist. Auf diese Weise erklärt sich auch das massenhafte Auftreten von Schwefelbakterien im Meerwasser, in stillen Meeresbusen und Tümpeln, in denen verschiedenartige pflanzliche (und tierische) Ueberreste angeliäuft werden, wie dies Wakmixg (1) für die dänische Küste und Engleu (1) für die Kieler Föhrde schildern. 50 In Meeresbuchten längs der dänischen Küste, wo große Massen von faulendem Seegras sich ansammeln, erscheinen die betreffenden Bak- terien nach Warming so reichlich, daß dadurch das Wasser auf w^eite LAFAR. Hanrlbuch der Technischen Mykologie. Bd. III. 15 — 226 — Strecken hin rot gefärbt wird; der Schwefelwasserstoifgernch soll in der ganzen Umgebung dieser Standorte der Schwefelbakterien höclist lästig sein. Für die Anlegung von Zuchten der Schwefelbakterieu im großen 5 empfiehlt Wixogkadsky das folgende einfache Verfahren. Man bringt einige Stücke des zerschnittenen frischen Wurzelstockes der in jedem Teiche anzutreffenden und auch an Flußufern nicht seltenen Blumen- binse {Bidomns umheVatus) samt dem daran hängenden Schlamme in ein tiefes Gefäß mit 3 — 5 Litern Wasser, setzt ein paar Gramme Gips zu 10 und läßt unbedeckt bei Zimmertemperatur stehen. Nach Ablauf von 5—7 Tagen schon kann man die Entwicklung von Schwefelwasserstoff bemerken, welcher durch die Tätigkeit verschiedener, in dem Schlamme enthaltener Spaltpilze aus dem Calciumsulfat gebildet wird. Damit ist nun für die gleichfalls vorhandenen Schwefelbakterien der Boden ge- isschaffen, auf dem sie bald sich entwickeln. Schon nach 3 — 6 Wochen kann man deren Anwesenheit mikroskopisch feststellen, und nach und nach vermehren sie sich so stark, daß sie auch dem unbewaffneten Auge erkennbar werden. In diesem bunten Gemische von Schwefelbakterien fehlen gewöhnlich auch die roten Arten nicht, häufiger aber treten die 20 farblosen langfädigen auf. Sehr gute Erfolge hat Winogbadsky (1) auch mit einem besonderen Apparate, mit einer „künstlichen Schwefelquelle" erhalten, indem er die Bedingungen, welche die Schwefelbakterien in den Schwefelquellen finden, künstlich nachgeahmt hat. Diese sind: fließendes oder oft er- 25neutes Wasser, welches sehr wenig organische Stoffe in Lösung, wohl aber freien Schwefelwasserstoff in nicht zu großen Mengen enthält. Diese Massenzuchten benutzte Winogkadsky nun zur Gewinnung des zur Untersuchung nötigen Materials. Alle seine Befunde sind durch kontinuierliche Beobachtung unter dem Mikroskop gewonnen worden. 30 § 64. Die Gattung Beggi.itoa. Von den farblosen langfädigen Schwefelbakterien sind durch W^iNOGRADSKY (2) zwei Gattungen näher studiert worden. Die eine trägt den von Tkevisan (1) im Jahre 1872 gegebenen Namen Beggiatoa, zu Ehren des italienischen Arztes F. S. Beggiato zu Vicenza. welcher im 3o Jahre 1838 über die Flora der Schwefelquellen der Euganeischen Hügel nächst Padua Mitteilung gemacht hatte. Die Arten dieser Gattung Fig. 24. Beggiatoa alba. Dasselbe FadenstAick unter verschiedenen Lebensbe- dingungen, und zwar: a, in einem au Schwefelwasserstoff reichen Nährboden ; der Faden ist mit Schwefelkörnern dicht erfüllt, b, nach 24-stündig-em Verweilen in einer von diesem Gase freien Flüssigkeit; es sind nur noch wenige Schwefelkörner vorhanden, c, nach weiteren 48 Stunden ; jene sind ganz verschwunden , die Querwände sind nun sichtbar, der Inhalt der einzelnen Glieder hat sich geballt. — Vergr. 900. Nach Winogradsky. 227 treten als lebhaft sich beweg-ende, zylindrische Zellfäden auf, die eine Länge von einem Zentimeter und darüber erreichen können. Deren Breite ist für eine bestimmte Art immer die gleiche und gibt das Merk- mal zu deren Unterscheidung von den anderen Arten ab. Unter günstigen Ernährungsbedingungen, also insbesondere bei Anwesenheit r> von Schwefelwasserstoff, erweist sich das Innere des einzelnen Fadens (Fig. M, a) reich mit rundlichen, stark lichtbrechenden Körnchen erfüllt; das sind die noch zu besprechenden Schwefelkörnchen. In diesem Zu- stande erkennt man nur schwer oder gar nicht die Querwände, durch welche diese Fäden gegliedert sind, wie aus der Fig. 24, c zu ersehen lo. ist, die denselben Faden darstellt, nachdem er durch längeres Verweilen in schwefelwasserstofflosem Wasser die zuvor bezeichneten Einschlüsse verloren hatte. Auch die Länge dieser Glieder ist bei den verschiedenen Arten ungleich. Mangelt es diesen an dem i.-> genannten, ihnen auf die Dauer un- entbehrlichen Gase, dann stellt sich Zerfall der Fäden in ihre Glieder ein {Fig. 25) ; deren Inhalt schwindet l)is auf einen dünnen Wandbelag, und endlich 2» Fig. 25. Beggiatoa alba, sterben sie ab. Nach der Bildung von infolge Mangel an Schwefehvasserstoff S\^qy^\\ hat man bei Beggiatoa vergeb- iiu Absterben; Zerfall des Fadens in ,• , n ■, . xt 1 » . ,.*= seine kurzen, sich abrundenden Glieder. l^ch geforscht. \ ou den Arten dieser — Vergr. 900. Nach Winogradsky. Gattung ist am häufigsten die Beg- giatoa alba anzutreffen. Deren Fäden 2.> weisen eine Dicke von 2,8 bis 2,9 /.i auf, während die Länge der ein- zelnen Glieder zwischen 2,9 und 5,8 /< schwankt, so daß also die kürzesten gleichmäßig sind. Eine zweite Art, mit einer Fadendicke von 1,6—1,7 /ii und einer Länge der einzelnen Fadenglieder von 4 — 8,5 //, hat den Namen Beggiatoa media erhalten. Eine dritte, deren Querdurch- 3» messer nur 0,8 ^i beträgt, heißt Beggiatoa minima. Diese beiden letzt- genannten Arten sind in der Fig. 2'i bei gleicher Vergrößerung wie die erstgenannte Art abge- bildet. Außer diesen gibt es noch eine große An-3s zahl von Arten, deren Fäden andere Breiten - abmessungen aufweisen, welche zwischen den oben genannten Zahlen liegen. 4o Allen diesen gegenüber ein Riese ist die zuerst von CoHN beschriebene und später von Waeming an der dänischen Küste 45 und von Exgler auf dem wn^ o~ T> w ■ T1- sog. toten Grunde der V ' r%q.2{. Beqqiatoa mirabiiis t-- i n i j. x- j? CoHN'. Optischer Längsschnitt I^i^ler Bucht autgefun- Fig. 26. Endstück je durch die Spitze eines lebenden dene Beggiatoa mirahüis. eines Fadens von Fadens mit einer Endzelle HiNZE (1) hat den Bau 50 ^'%''^ZJ!!!n'?J''^ '"''^ und einer Binnenzelle. Im ^^^^ bellen dieses inter- ±>. minima (y). — Protoplasma hegen viele ^ o i x- n 1 ^ Vergr. 900. Schwefeltropfen. -Vergr. 900. essanten Schwetelbakte- Nach WiNOGKÄDSKT. Nach Hinze. riums, welches unter allen 15* — 228 — zu den Scliizomyceten gerechneten Organismen die größten Abmessungen be- sitzt, einer eingehenden Untersuchung unterzogen. Schon bei schwacher Ver- größerung kann man an den zylindrischen, lebhaft sich bewegenden Fäden die einzelnen Zellen unterscheiden. Die Dicke der Fäden beträgt bis zu 45//, 5 die Länge der Gliederzellen kommt ungefähr dem halbem Fadendurch- messer gleich. Die Zelle ist von einer deutlich doppelt konturierten Wand umgeben {Fig. 27). Der Zellinhalt besteht aus Protoplasma und mehr oder weniger zahlreichen, großen, von Zellsaft erfüllten Vacuolen. Jenes liegt, wie bei den Zellen höherer Pflanzen, als Wandbelag der 10 Membran an. Von diesem nun ziehen sich durch das Lumen der Zelle Plasmaplatten hindurch, bald als dünne Häute, bald von ansehnlicherer Dicke. Große, stark lichtbrechende Schwefelkörner sind in unregel- mäßiger Anzahl sowohl dem wandständigen Protoplasma als auch den inneren Platten eingebettet, oft in solcher Menge, daß dadurch das Bild 15 der Zelle ein undeutliches wird. Die Größe der Schwefelkörner ist eine ganz verschiedene; von kleinen Kugeln angefangen, die bei 1500-facher Vergrößerung wie ein Punkt erscheinen, gibt es alle Uebergänge bis zu den großen Tropfen, deren Durchmesser mehrere f.i erreicht. Das Wachstum der Beggiatoen geht sehr langsam vor sich. Um 20 seine Länge zu verdoppeln, bedarf ein Faden mindestens 24 Stunden, Ihre Empfindlichkeit ist groß; schon bloßes Fassen mit der Pincette vermag sie zu töten. Man saugt sie deshalb zum Zwecke der Unter- suchung mit Hilfe eines Eöhrchens auf und schützt sie vor dem Drucke des Deckglases durch Einlegen von Glassplittern u. dgl. in die Flüssigkeit. 25 Die Beggiatoen erscheinen fast regelmäßig spontan in den oben er- wähnten Gefäßen mit Butomusrhizom und Gips. Eiecht die Flüssigkeit stark nach Schwefelwasserstoff, so breiten sie sich als zarte Netze an den Gefäßwänden nahe an der Oberfläche aus. Enthält das Wasser je- doch so wenig von diesem Gase, daß ein Geruch nur nach Mischen oder 30 Schütteln wahrnehmbar wird, so bedeckt das Beggiatoanetz den Schlamm und die Pflanzenstücke am Boden der Gefäße. § G5. Die Gattung Thiothrix. ') Die Arten dieser Gattung, welche von Winogradsky neu aufgestellt worden ist, unterscheiden sich von den Beggiatoen durch den Mangel 35 an freier Beweglichkeit. Jene sind seßhaft, d.h. sie befestigen ihr eines Ende durch Vermittlung eines von ihnen erzeugten schleimigen Haft- kissens an den Gefäßwänden der Laboratoriumszucht, am Deckglas des mikroskopischen Präparates, an den Steinen, Pflanzenresten und ähn- lichen ruhigen Unterlagen in ihren natürlichen Fundorten; das andere 40 Ende ragt und wächst frei in die Flüssigkeit hinein. Die Fig. 28 gibt davon eine Abbildung. Auch bei dieser Gattung ist die Gliederung der Fäden für gewöhnlich durch den reichen Gehalt an Schwefel verdeckt. Wäscht man jedoch diesen mit absolutem Alkohol aus und färbt hierauf, z. B. mit Fuchsin, dann sind die Querwände ganz deutlich zu sehen. 45 Die Länge der Glieder nimmt gegen das freie Ende hin allmählich zu, wie die folgenden Zahlen einer von Winogradsky ausgeführten Messung dartun : Gliederlänge in der Nähe der Haftstelle 4 — 8,5 //, an der Spitze 8—15 f.1. Aber auch an beträchtlich kürzeren Gliedern ist kein Mangel. ^) Von d-eiov. Schwefel uud i9'^/|: Haar. 229 des (durch Punktierung' ver anschaulichteu) Haftkissens sich an der Unterlage festge- macht hat. — Vergr. 900. Nach WiNOGRADSKY. In Hinsicht auf die Breite der Fäden gilt das Umj^ekehrte ; sie ver- jüngen sich gegen das freie Ende zu, wo sie z. B. einen Querdurch- messer von nur 1,5 /< aufweisen, gegen 2,0 fi an der Haftstelle. Es sind somit die Faden- glieder an der Spitze schlanker. s Ein zweites kennzeichnendes ^Merkmal gegen- über dei- vorhin beschriebenen Gattung ist das Auftreten eiuer (allerdings nur schwachen) Scheidenbildung, durch welche die absterbenden Glieder zum Teil zusammengehalten werden, lo während hingegen die Bcgyiatoa-FMen in diesem Falle in kurze Bruchstücke und endlich in ein- zelne Zellen sich zerlegen. Ein drittes Merkmal der Gattung Thiothrix ist die von Winogeadsky als Konidienbildungiä bezeichnete Abstoßung des obersten Fadeugliedes. Die so aus dem Verbände sich ablösende, stäbchen- Fig. 28 Thiothrix nivea. förmige Zelle kriecht eine kurze Strecke auf Gruppe von jungen Fädeni der festen Unterlage weiter, erzeugt dann ein deren eines Ende mit Hilfe schleimiges Haftkissen und AVächst zu einem 20 neuen Faden aus, von dem später gleichfalls Konidien auswandern und in seiner Nähe sich ansiedeln. Auf diese Weise entstehen die büschel- förmigen weißlichen Fadenkolonien. Vv'ie sie für Thiothrix so kennzeichnend sind. 2ä Auch bei dieser Gattung ist für die Zerlegung in Arten die Dicke der Fäden maßgebend. Eine von ihnen, von Winogeadsky als Thiothrix nivea benannt, ist in der Nähe der Haftstelle 2—2,5 u breit, in der Mitte 1.7 /<, an der Spitze 1.4—1,5 ,«. Eine zweite Art zeigt fast in der ganzen Ausdehnung der Fäden den gleichen Querdurchmesser von so 1,0—1,1 /<; sie heißt Thiothrix tenuis und ist wahrscheinlich überein- stimmend mit dem von Engler (1) in dem toten Grunde der Kieler Bucht aufgefundenen Spaltpilze, den jener für eine Berjgiaioa gehalten und mit dem Artnamen Begg. alba var. universalis belegt hatte. Die Fäden einer dritten Art, aus der Schwefelquelle von Adelboden in der 35 Schweiz stammend und als Thiothrix tenuissima bezeichnet, messen gar nur 0,4—0,5 u in der Breite. W. Zopf (1) hatte die festwachsenden Schwefelbakterien als zum Formenkreis der Beggiatoen gehörig be- trachtet und als „festsitzende Beggiatoa" bezeichnet, bis dann Wino- geadsky nachwies, daß man es hier mit zwei voneinander verschiedenen 40 Gattungen zu tun hat. Wie später gezeigt werden wird, ist das Leben der Schwefel- bakterien an die Anwesenheit und Verfügbarkeit von freiem Sauerstoff unbedingt geknüpft. In der Art der Befriedigung dieses Bedürfnisses verhalten sich nun die beiden Gattungen verschieden. Die mit Eigen- 45 bewegung begabten Beggiatoen können ihm leichter nachkommen, weil sie willkürlich an die Oberfläche der Flüssigkeit zu gelangen vermögen. Sie sind es daher, welche in stehenden oder sehr ruhig fließenden Ge- wässern die Oberhand gewinnen und dort bald so eifrig sich umtun, daß von dem in das Wasser hineindiffundierenden Sauerstoft' nicht viel in 50 die Tiefe gelangen kann. Die Thiothrix- Axi^w hingegen sind die Be- günstigten in stark fließendem Wasser, durch welches die haltlosen Beggiatoen fortgespült werden. Im einen wie im anderen Falle entstehen — 230 — im Laufe der Zeit die für die Mehrzahl der Schwefelquellen so charakte- ristischeu. weißlichen, schleimigen Massen. Das Wachstum der Thiothrixarten in den Gefäßen ist sehr auffällig und von dem der Beggiatoen verschieden: sie wachsen fast immer nur 6 an der Oberfläche von stark schwefelwasserstoffhaltigen Flüssigkeiten, schleimige Büschel bildend, die, an verschiedenen auf der Oberfläche schwimmenden (xegenständen (Bakterien-Zooglöen, Schwefel- und Gips- kristallen) angeheftet, in die Flüssigkeit hinabhängen. Sehr selten sind sie auch in den tieferen Schichten zu finden und zwar nur in Gesell- 10 Schaft von grünen Organismen (Oscillarien und Chroococcaceen), die sich auf der Lichtseite des Gefäßes reichlich entwickelt haben. § ßO. Farblose, iiicht-fädige Scliwefelbakterien. WiNOGEADsKY hat iu die von ihm aufgestellte Untergruppe der farb- losen Schwefelbakterien nur zwei Gattungen fadenförmiger Organismen, 15 Beggiatoa und Thiotkrix, eingeteilt. Augenscheinlich aber gibt es in der Natur eine große Eeihe farbloser nicht-fädi ger Schwefelbakterien, zu deren genauerer Klassifikation und Einteilung in Gattungen und Arten wir derzeit noch nicht über genügendes Material verfügen. Wir werden darum uns darauf beschränken, die diesbezüglichen Angaben ao anderer Forscher anzuführen, ohne sie in ein System einzuordnen. Schon in der vor Jahren erschienenen Veröffentlichung von Wakming (1) finden wir einen deutlichen Hinweis darauf, daß es solche Wesen gibt. Er hat zwei farblose einzellige Schwefelbakterien beschrieben und abg-ebildet (siehe seine Tafel X, Fig-. 1 und 9) von denen das eine (Monas MüUeri) 25 die Gestalt einer Kugel mit einem Durchmesser von 5,6 — 15 /<, das andere {Monas fallax) hingegen die Gestalt eines Ellipsoides mit einer Länge von 4 — 5 i-i und einer Breite von 3 f-i aufwies. Diese Bakterien sind hauptsächlich in den oberflächlichen Schichten von schwefelwasserstofi:- haltigen Gewässern anzutreffen und besitzen eine sehr rege Beweglichkeit. 30 Weitere Angaben über farblose, nicht-fädige Schwefelbakterien finden wir bei Jegukow (4). Er hat zwei Arten einer genaueren Unter- suchung in Hinsicht auf ihre Physiologie unterworfen, worüber in dem § 68 noch berichtet werden wird. Die eine, als Spezies a bezeichnet, tritt als leicht gekrümmtes Stäbchen mit Eigenbewegung auf, dessen 35 Breite zwischen 1,4 und 2,3 f.i und dessen Länge zwischen 4,5 und 9 ,« verbleibt. Für die zweite, Spezies ß genannt, wurden die Abmessungen von 0,6 — 0,8 /< bzw. 2,5—5 /t gefunden. Im Jahre 1903 ist durch Hinze (2) eine neue Art farbloser Scliwefel- bakterien, die er im Golf von Neapel ausfindig gemacht hatte, beschrieben geworden. Unterhalb des in der Nähe von Castellamare liegenden Klosters Santa Maria a Pozzano treten submarine Schwefelquellen hervor. Der Boden des dort seichten Meeres wird von einem mit kleinen Kalk- körnchen vermischten feinkörnigen Sande bedeckt, welcher stark nach reinem Schwefelwasserstoff' riecht. Bei der mikroskopischen Untersuchung 45 dieses Sandes hat Hinze ein kleines, mit Schwefeltropfen erfülltes, ein- zelliges, kugelförmiges Schwefelbakterium vorgefunden, welches er wegen seines Aussehens und seiner Bewegung Hiioplnjsa volntans genannt hat. Der Zellendurchmesser dieses Bakteriums schwankt zwischen 7 und 18/<. Neben diesen Kugeln kann man indes auch häufig andere Zellgestalten 60 bemerken; tritt nämlich eine Zelle in Teilung ein, so streckt sie sich 231 — in die Länge, wird also oval nnd schnürt sich nun bisknitförmig- ein {Fig. 20). Der Schreiber dieser Zeilen konnte in den Jahren 1903—04 im Verlaufe vieler Monate ein interessantes f^lrbloses Schwefelbakterium beobachten, welches die Gestalt ■> eines großen, sehr beweglichen, mit Schwefelkörnern erfüllten Spirillums aufwies. Es vermehrte sich spontan am Boden eines hohen Glases, das mit Liman-io schlämm und Gips und darüber mit Leitungswasser beschickt war, und stieg im Gefäße als ti'übe Schicht zu verschiedener Höhe, je nach dem jeweiligen is Schwefelwasserstoftgehalte , em- por. Die Gruppe der nicht-fädigen farblosen Schwefelbakterien ist bisher noch wenig untersucht worden ; man darf jedoch annehmen, daß mit der Zeit die Anzahl der ihr zuzuteilenden Arten eine ebenso große werden 20 wird, wie die der Purpurbakterien, von welchen der folgende Paragraph handelt. Auf diese \V^eise wird die jetzige, als physiologische Klassifi- kation zutreffende Einteilung der Schwefelbakterien in zwei große Fa- milien, die roten und die farblosen, also nach dem physiologischen Merk- male von Anwesenheit oder Abwesenheit von Farbstoff, nach und nach 25 einer rein morphologischen Systematik dieser Bakterien, einer Einteilung in Faden-, Kokken-, Stäbchen-, Spirillen-Formen usw. den Platz räumen müssen. Fig. 29. Thiophysa volutans. a. kug:elig-e, schwefelreiche Zelle, mit Jod- Jodkaliuni fixiert, b, c, zwei Stufeu der Teilung: einer Zelle, nach dem Leben gezeichnet. — Vergr. 900. Nach Hinze. § (57. Die roten Scliwefelbakterien. Im Jahre 1826 bemerkte Ehkenbekg auf einem Spaziergange in der so Umgebung von Jena in einem Bassin des Baches handbreite rote Flecke, die er aus ungeheuren Schwärmen eines einzelligen, zylindrischen, mit einer Geißel versehenen Organismus von 10 — 15 /.i Länge und 5 /n Breite zusammengesetzt befand, den er Monas OJienii benannte. Pertt (1) hat dann später diese Art mit ähnlichen anderen zur neuen Gattung Chro-zh Fig. 30. Chromatium Okenii. — Vergr. 600. Nach CoHN. Fig. 31. Monas War- mingii. — Vergr. 600. Nach CoHN. Fig. 32. SjnriUum volu- tans. — Vergr. 600. Nach CoHN. — 232 — Fig. So. Ophiäornoiias sanguinea. — Vergr. 600. Nach CoHN. Fig. 34. Rhahdomonas rosea. — Vergr. 600. Nach CoHN. matimn vereint, und so wurde unsere Monas mit der seither in Gebrauch gebliebenen Bezeichnung' ChromaHum Ohenii belegt. Die Fig. 30 gibt davon ein Bild. Ein dem Chromatium Olienii älmlicher Organismus ist von Waeming (1) an der seeländischen Küste aufgefunden und dann von öCoHN näher untersucht und als Monas Wanningn (Fig. 31) benannt worden. Der Vorschlag von Perty betreifend die Gattungsbezeichnung Ckromatium scheint also bei dem Breslauer Bakteriologen keinen Anklang gefunden zu haben. Während die bisher angeführten Arten sich wohl in Hinsicht auf 10 Größe, jedoch nicht wesentlich in der Gestalt voneinander unterscheiden, sondern alle mehr oder weniger den in der Figur dargestellten plumpen Kurzstäbchen entspre- chen, zeigt eine zweite Gruppe von gleichfalls 15 hierher gehörigen iVrten die Wuchsform Spirillnm. Ein Beispiel dafür ist das in F/g. 32 abgebil- dete Spirillum voluians, 20 ein zweites ist die von Eheenberg beschriebene Opliidomonas [Fig. 33). Eine dritte Unter- gruppe endlich umfaßt 25 Organismen von ge- streckt - spindelförmiger Gestalt, deren Umriß also dem eines \\'etzsteines gleicht, z. B. die 4 — 5 /n breite und 20 — 30 .u lange Rhahdomonas rosea {Fig. 34), welche Spezies zuerst von Cohn bemerkt 30 und beschrieben worden ist. Ueber die Zerlegung der Familie der Bhodohackriaceae (Purpur- bakterienj in Unterfamilien nach Winogradsky ist schon auf Seite 146 des Ersten Bandes dieses Handbuches berichtet worden. Den be- deutendsten Beitrag zur Morphologie dieser Organismen findet man in 35 den Untersuchungen von Winogradsky (2). Da wir aber hier mit einem relativ großen Formenkreis es zu tun haben, der zu seinem Ver- ständnis eine große Anzahl von Abbildungen erheischen würde, so müssen wir leider der Raumersparnis wegen auf die morphologische Charakteri- sierung der einzelnen Arten dieser Gruppe verzichten und auf die 40 Originalarbeit verweisen. Ray Lankester behauptete, alle diese Wesen seien nur besondere W^uchsgestalten ein und derselben Spaltpilzart, für die er den Namen Bactenum rid)escens vorschlug. Die Begründung dieser Annahme war jedoch eine sehr ungenügende, denn sie stützte sich hauptsächlich auf 45 die (übrigens durchaus nicht völlig überzeugend dargelegte] Gleichheit (bzw. Einerleiheit) des roten Farbstoffes, welcher diesen Wesen eigen ist und der von Lankester den Namen Bacteriopurpurin erhalten hat. Der englische Forscher fand i. J. 1875 Zustimmung bei Warming, welcher seinerseits eine große Anzahl der von ihm beobachteten roten 50 Schwefelbakterien zu einer einzigen Art, nämlich dem Baderium stdfu- ratum, zusammenfaßte. Noch weiter als diese beiden ging dann 7a)vy, weicher im Jahre 1882 alle diese Wesen als besondere Wuchsgestalten einer einzigen Art von Fadenbakterie, nämlich der Beggiatoa rosco-persicina — 233 — erklärte, welche unter gewissen Umständen langfädig, als Leptoihrix, auftrete, unter anderen aber Teilstücke abgliedere, welche dann als Monas, als SpiriUmn etc. sich zeigen, die ihrerseits wieder zu Fäden auswachsen können. Die durch Winogradsky vorgenommene Ueber- prüfung dieser Befunde hat zur Widerlegung der angenommenen Viel- 5 gestaltigkeit und zu der Feststellung geführt, daß den oben genannten roten Schwefelbakterien eine Pleomorphie im Sinne von Zopf nicht zukommt. Ueber die Eii^ensehal'teii des Bacteriopiirpuriiis werden einige Angaben wohl am Platze sein. Die Schwierigkeit der Gewinnung einer für die Anstellung von chemischen Analysen ausreichenden Menge davon 10. ist bis heute noch nicht besiegt worden; man ist darum über dessen chemische Zusammensetzung noch völlig im Unklaren und kann nicht einmal mit Bestimmtheit behaupten, daß in allen roten Schwefelbakterien der gleiche Farbstoff anwesend ist. Man vermutet dies auf Grund der übereinstimmenden Ergebnisse der in den einzelnen Fällen damit vor- 15 genommenen chemischen Reaktionen, von denen einige nun angeführt seien. Der Farbstoff ist unlöslich in Wasser und in Aether, löslich in kaltem Alkohol (wie Winogeadsky gegenüber der gegenteiligen Angabe von Lakkester gefunden hat), wird durch Erwärmen in Wasser, wie auch durch Chloroform, in eine goldbraune, durch heißen Alkohol, durch 20 Salzsäure und durch Essigsäure in eine braune Verbindung umgewandelt, während Ammoniak oder Kalilauge anfänglich ohne sichtliche Wirkung bleiben und endlich langsam einen schmutzigen Farbenton erzeugen. Konzentrierte Schwefelsäure verwandelt das Eot fast augenblicklich in ein tiefes Blau, das dann in den darauf folgenden Stunden allmähliches in Bräunlich-Grün sich abtönt. Diese Eeaktion ist jener ähnlich, w^elche durch das gleiche Reagens bei den Lipo ehr omen hervorgerufen wird. Durch oxydierende Körper (z. B. verdünnte Salpetersäure oder Brom- w^asser) wird das Bacteriopurpurin sehr rasch zerstört. Auf seine Ent- stehung scheint die Anwesenheit von Eisen und Mangan einen förder- 30 liehen Einfluß auszuüben, was man aus der Tatsache folgert, daß der Zusatz der Sulfüre des einen oder des anderen dieser Metalle zu der Nährlösung viel kräftigere Färbung der Zellen hervorruft. Die Empfind- lichkeit des Bacteriopurpurins gegenüber chemischen Einwirkungen macht es auch erklärlich, daß der Farbenton ein und derselben Zelle je nachss den äußeren Bedingungen sich ändert und in allen Uebergängen von reinem Violett zu Purpur, Pfirsichblütenrot, Eosa, Orange, Braunrot und Braun sich zeigen kann. Dieses Pigment ist von Engelmann (3) als ein echtes Chromophyll angesehen worden, durch welches also die Purpurbakterien befähigt sind, im Licht Sauerstoff auszuscheiden. Da 40 aber von diesem Autor über denselben Gegenstand eine diametral ent- gegengesetzte Angabe vorliegt (Engelmann [1]) und von keiner Seite mehr eine Nachprüfung stattgefunden hat, so kann die ENGELMANN'sche Angabe vorläufig nicht als feststehend angesehen werden. In der Natur sind die roten Schwefelbakterien nicht immer an 45 gleichen Standorten mit farblosen anzutreffen. Zw^ar ist von mehreren Forschern eine reichliche Entwicklung der roten Bakterien in den Schwefelquellen beobachtet worden, doch ist deren Vorkommen da bei weitem nicht so ständig wie das der farblosen (fadenförmigen). Unter natürlichen Verhältnissen erlangen die Purpurbakterien gewöhnlich an 50 solchen Orten die Oberhand, an denen infolge reichlicher Zersetzung von organischen Substanzen oder durch kräftige Eeduktion von Sulfaten große Mengen von Schwefelwasserstoif sich entwickeln. Dies ist z. B. — 234 — in den stillen seichten Meeresbusen und in den Limanen der Fall. Auch in Tümpeln und Lachen sind diese Organismen nicht selten zu treifen und manchmal so reichlich vorhanden, daß durch sie das Wasser rot gefärbt ist. Chakles Moeren (1) hat über solche Fundorte eine Eeihe 5 von Beobachtungen angestellt. Sehr charakteristisch und von dem der Bcggiafoa ganz abweichend ist ihr Verhalten in Massenzuchten. Alle Beobachter ohne Ausnahme, die sich mit diesen Organismen befaßt haben, bemerkten, daß sie sich an der Lichtseite des Gefäßes ansammeln und die dem Fenster zuge- 10 kehrte Gefäßwand mit einer zusammenhängenden, lebhaft gefärbten Haut ganz bekleiden. Die farblosen Schwefelbakterien zeigen nichts Aehnliches; die mit freier Bewegung ausgestatteten, wie die Beggiatoen, verhalten sich entweder indifferent zum Lichte oder sind sogar lichtscheu. Be- merkenswert ist weiter, daß jene rote Haut in einer nach Schwefel- 15 Wasserstoff äußerst stark riechenden Flüssigkeit sich bis zum Boden tiefer Gefäße erstreckt, wohin von außen kein Sauerstoff zutreten kann, und in der Tiefe sogar schöner und dicker ist. Ein solches Verhalten ist wieder nur den roten Schwefelbakterien eigentümlich und zeigt, daß ihr Sauerstoffbedarf ein viel geringerer als der der farblosen Schwefei- so bakterien sein muß. Sie begnügen sich mit den geringen Sauerstoff- mengen, welche die in den nach Schwefelwasserstoff riechenden Infusen sich massenhaft entwickelnden Chlorophyll- oder richtiger phycochrom- haltigen Organismen ausscheiden; die Sauerstoff-Moleküle müssen im Momente ihrer Ausscheidung aufgefangen werden, sonst werden sie so- 25 fort zur Oxydation von Schwefelwasserstoff verbraucht. § 68. Physiologie der Schwefelbakterieii. Das wahre Wesen jener rundlichen, das Licht stark brechenden Einschlüsse, durch welche allein schon diese Spaltpilze das Auge des Mikroskopikers gefangen nehmen, ist zuerst von Gramer erkannt worden, 30 dessen Befunde in einer Abhandlung von C. Müller (1) niedergelegt sind. Es wurde darin festgestellt, daß diese Körnchen sich gegen Lösungsmittel genau so verhalten wie Schwefel, und daraus der Schluß gezogen, daß sie aus diesem Elemente bestehen. Die Ausdehnung dieser (nur an den Beggiatoen vorgenommenen und von J. Mayer-Ahrens über- 33 prüften) Untersuchung auch auf die roten Schwefelbakterien durch Cohn (7) führte zu dem gleichen Ergebnisse: die Körnchen, w^elche in dem Plasma dieser farbigen Spaltpilze unter gewissen, noch zu erörternden Beding- ungen auftreten, sind aus reinem Schwefel aufgebaut. Die Bezeichnung dieser Gebilde als „Körnchen" ist insofern nicht zutreffend, als sie, wie 40 dann später Winogradsky (1) dargetan hat, nicht körnig-fest sondern ölig-weich sind, aus amorphem (zum größten 1'eile in Schwefelkohlen- stoff' löslichem) Schwefel bestehen. Sie gehen jedoch in dem Falle langsam in die kristallinische Abart dieses Elementes über, wenn man die sie einschließenden Zellen abgetötet hat. Taucht man einige an diesen 45 Tröpfchen reiche Beggiatoa-F-Aden in konzentiierte Pikrinsäure und legt sie dann in Wasser ein. so kann man nach Ablauf von 24 Stunden sehr hübsche, monoklin-prismatische Täfelchen und rhombische Oktaeder in den Fäden auffinden und zugleich bemerken, daß die wachsenden Kristalle die benachbarten Zellwände durchrissen haben. 50 Die Frage nach der Eiitsteliiiugsweise dieser Inhaltsbestandteile, — 235 — welche unter Umständen die Zellen so stark erfüllen, daß diese mit ihnen ganz vollgestopft sind, ist zuerst von C'ohn in Betracht gezogen worden. Von der Tatsache ausgehend, daß die Schwefelbakterien nur in solchen Gewässern sich reichlich vorfinden, welche Schwefelwasserstoff enthalten, daß sie hingegen an allen anderen Orten in der Natur 5 geradezu fehlen, kam er zu der Meinung, daß dieses Gas aus den Sulfaten der Gewässer infolge der reduzierenden Tätigkeit der in Rede stehenden Spaltpilze liervorgehe, welch letztere dieses Gas dann später wieder oxydieren, wobei Schwefel entstehe, der in den Zellen abgelagert werde. Zu dieser Ansicht war er hauptsächlich durch das Elrgebnis eines 10 von Lothar Meyer (1) angestellten Versuches geführt worden. Dieser hatte eine Probe des an Beggiatoen reichen Wassers der Schwefel- quelle zu Land eck in Schlesien in einer Flasche verschlossen vier Monate lang aufbewahrt und hierauf dessen Gehalt an Schwefelwasserstoff fünfmal so hoch befunden als zu Anfang. Zu dem gleichen Schlüsse 15 wie CoHN sind PLArcHUD (1) wie auch Etaed und Olivier (1) gelangt. Diese Annahme, welche den Schwefelbakterien eine reduzierende Tätigkeit zuschrieb, wurde erst von Hoppe-Seyler (1) als augenschein- lich fehlerhaft verworfen. Nach seiner Meinung hat die Einlagerung von Schwefelköinchen in die Beggiatoazellen mit Eeduktionsprozessen nichts 20 zu tun. „Dies Auftreten der Schwefelkörnchen l)eweist ganz bestimmt, daß in den Beggiatoen Schwefelwasserstoff unter Schwefelausscheidung zersetzt wird, und dieser Prozeß kann nur als Oxj^dations- nicht als Eeduktionsprozeß aufgefaßt werden." Jedoch hat er diese Frage nur heiläufig berührt; unwiderleglich dargetan hat diese Annahme erst WiNO-25 GEADSKY, indem er durch direkte Versuche und Beobachtungen zeigte, daß die Schwefelbakterien den Schwefelwasserstoff nicht erzeugen sondern verbrauchen und daß sie nur dann Schwefeltropfen innerhalb ihrer Zellen ablagern, wenn der Nährboden Schwefelwasserstoff' enthält. In Anwesenheit von Sulfaten bilden sie nicht nur keinen Schwefel- 30 wasserstoft'. sondern können überhaupt nicht fortbestehen und sterben infolgedessen ebenso rasch wie in anderen, von diesem Gase freien Unter- lagen ab. Ist aber dieses letztere vorhanden, dann wachsen und vermehren sich die Schwefelbakterien vortrefflich. Sie oxydieren den Schwefel- wasserstoff und speichern den daraus abgespaltenen Schwefel in ihren 35 Zellen auf. Der Schwefel ist eine Zwischenstufe der Oxydation des Schwefel- wasserstoffes zu Schwefelsäure, eines Prozesses, der eine große Menge von freier Energie verfügbar macht: 12,6 große Kalorien liefert die Oxydation der wässerigen Lösung von Schwefelwasserstoff zu Schwefel 40 und 207 gy. Kai. die Oxydation des Schv;efels zu Schwefelsäure. Der Gang der Oxydationsprozesse, welche die Schwefelbakterien vollziehen, kann folgendermaßen dargestellt werden: 1) 2H0S + O., =2H,0 + S. 2 ) S, 4- 3 0, + 2 HoO = 2 H; SO, . 45 Die Schwefelsäure wird durch die vorhandenen Karbonate, gewöhn- lich CaHofCOyjo, gleich neutralisiert und in Form von Sulfaten ausge- schieden. Es werden also durch die Tätigkeit der Schwefelbakterien die Karbonate der Unterlage in Sulfate umgewandelt. Der Gehalt der Zellen an Schwefel hängt von den äußeren Beding- so ungen ab und kann darum nicht als ein Merkmal für die Artenbe- stimmung herangezogen werden, wie dies zuvor verschiedene Forscher, — 236 — z. B. auch Winter in Eabenhorst's „Kryptogamen-Flora" und Englee^ versucht hatten. Doch hat Arzichowsky (1) in neuerer Zeit Avieder die Art der Verteilung des Schwefels in der Zelle der Beggiatoen als ein gutes Unterscheidungsmerkmal der Arten dieser Gattung hingestellt. 5 Wenn der Schwefelwasserstoff für längere Zeit den Schwefelbakterien unzugänglich bleibt, so verbrennen sie ihren Vorrat an aufgespeichertem Schwefel, was binnen 24—48 Stunden geschehen ist, und sterben dann Hungers. Diese Tatsache zeigt, daß diese Spaltpilze den Schwefelwasserstoff auf die Dauer nicht entbehren können; ja er ist ihnen sogar die eigentliche 10 (auch fast ausschließliche) Quelle von Spannkraft. Der Schwefel, bzw. seine Wasserstoff'verbindung, spielt bei diesen Wesen jene Bolle, welche bei den meisten anderen Spaltpilzen organischen Kohlenstotfverbindungen zu- kommt. Nach den Beobachtungen von Winogeadsky verbraucht der einzelne Beggiatoafaden davon täglich das Doppelte bis Vierfache seines 15 eigenen Gewichtes. Was ihr Verhalten den organischen Nährstoffen gegenüber betrifft, so lassen die Untersuchungen von Wikogeausky an Nitrifikationsbakterien vermuten, daß die Schwefelbakterien zu ihrem Fortkommen keine organische Substanz bedürfen und daß also ihre Er- nährungsweise, nach Art der Nitritbakterien, eine rein mineralische sein 20 kann. Sie können von jener auch nicht viel vertragen. Damit erklärt sich einerseits ihr (im Verhältnis zur Größe der Schwefelabspaltung) unge- mein langsames AVachstum, andrerseits auch ihre Unfähigkeit, auf den in der Bakteriologie gewöhnlich gebräuchlichen Nährböden zu gedeihen; z. B. auf Gelatine sterben sie binnen wenigen Minuten ab. Von ihnen 25 Reinzuchten in größeren Mengen herzustellen, ist darum bis heute nicht gelungen, und die durch Winogeadsky erzielten Feststellungen betreffend eieren Physiologie haben alle auf recht mühsame Weise, durch Züchtung je einiger Einzelwesen in einem mit Deckglas bedeckten Tropfen auf einem gewöhnlichen Objektträger, welcher zwischen den Beobachtungen 30 in einer feuchten Kammer gehalten wurde, gewonnen werden müssen. Einige in den Tropfen gestreute Deckglassplitter dienten dazu, den Deck- glasdruck bei einem möglichen teilweisen Eintrocknen der Flüssigkeit auf- zuheben und den Sauerstoffzutritt wie das Durchsaugen von frischer Flüssig- keit zu erleichtern. Auf diese Weise konnte Winogeadsky verschiedene Bö Schwefelbakterien wochenlang, ja selbst monatelang züchten, indem er die Flüssigkeit so oft erneuerte, als es sich für ein gutes Wachstum der beobachteten Organismen als notwendig erwies. Der günstige bzw. der noch zuträgliche Gehalt des Wassers an Schwefelwasserstoff ist für die roten Schwefelbakterien höher als für die 4(1 farblosen, fädigen. Diese letzteren verlangen davon weniger und sterben augenblicklich ab, wenn man sie in Wasser bringt, welches mit diesem Gase gesättigt ist. Die roten Arten hingegen vertragen auch dieses noch ganz gut. Das Leben der Schwefelbakterien erheischt die Verfügbarkeit und 45 gleichzeitige Anwesenheit zweier Gase, welche einander infolge der Oxydation des Schwefelwasserstoffes zu AVasser und Schwefel gegenseitig ausschließen, so daß auch tatsächlich auf Flüssigkeiten, in denen jenes Gas in reichlicher Menge durch reduzierende Bakterien erzeugt wird, eine feine Decke von Schwefel sich ausscheidet, die auf rein chemischem 50 Wege entstanden ist. Dadurch sind die Lebensbedingungen dieser Orga- nismen so eigenartig, daß es nicht geringe Schwierigkeiten hat, sie unter gewöhnlichen Züchtungsbedingungen, in einer abgemessenen Flüssigkeits- — 237 — menge, zum Wachstum zu bring-en. Sollen nun die Scliwefelbakterien ihre oxydierende Tätigkeit entfalten, so müssen sie den Schwefelwasser- stoif bzw. Sauerstotf aus räumlich getrennten Teilen der Unterlage schöpfen und folglich sich zweckmäßig in jenen Grenzschichten der Flüssigkeit aufhalten, zu denen von oben her der Sauerstoff und von 5 unten her der Schwefelwasserstoif vordringt. Diese Eigentümlichkeit der Schwefelhakterien. tritt besonders deutlich in einer Objektträgerzucht hervor (Winogradsky [1]). Enthält die Flüssigkeit keinen Schwefel- Avasserstott^ so sammeln sie {Beggiatoa) sich möglichst weit vom Tropfen- rande und bilden beinahe im Zentrum des Tropfens einen dichten 10 Knäuel; setzt man jetzt eine schwefelwasserstoffhaltige Flüssigkeit zu, so beginnen sie gleich nach dem Tropfenrande hin zu wandern, wo sie nach einigen Stunden einen dicken, weißen, mit bloßem Auge sichtbaren Saum bilden. Wenn bei der Zucht im Großen die Ent-13 Wicklung des Schwefelwasserstoffes eine reich- lichere wird, hebt sich die Oxydationsgrenze des Schwefelwasserstoffes und kann bis zur Ober- fläche emporsteigen ; andernfalls und nähert sich dem Grunde der der Schwefelwasserstoff erzeugt Verschiebung des Ortes der möglichen Nahrungs- aufnahme kann jedoch irgend eine bestimmte Art der Sehwefelbakterien nicht immer auch folgen, denn ebenso, wie hinsichtlich des Schwefelwasserstoffes schon dargelegt worden ist, sind diese Wesen auch hinsichtlich des Sauer- stoffes auf eine bestimmte Spannung gestimmt, d. h. sie vertragen davon nur eine begrenzte senkt sie sich Flüssigkeit, wo 20 wird. Dieser l^.., ,^^—4 Flij. o-V Zucht von Sehwefelbakterien ans den Limanen in schmalem Gefäße; in ver- kleinertem MaGstabe. Die Zahlen des Täfelchens geben die Abmessungen an, also Dicke der Flüssig- keits-Schicht 0,9 mm. Zu Unterst schwarzer Liman- Schlamm ; darüber die Flüssigkeit, deren ge- krümmte Oberfläche eben noch am oberen Rande der Figur sichtbar ist; da- zwischen die Bakterien- platte mit fünf Foutaiuen. — Nach Jegüxow. Flg. 36. Ein Teil der Bakterienplatte der vorhergehenden Figur, den bogigen Bau der Platte selbst wie auch vier von ihren Foutainen zeigend. — Vergr. 11. Nach Jegunow. — 238 — (und für die verschiedenen Arten verschieden große) Menge in der Eaiimeinheit Flüssigkeit. Diese Spannung ist nun hinsichtlich des Sauerstoffes am größten an der Oberfläche, geringer in tieferen Schichten. Man wird erkennen, daß schon die bloße Aenderung des 5 Luftdruckes der Atmosphäre genügt, um in dem artenreichen Gemisch von Schwefelbakterien natürlicher Fundorte einen Wechsel in der Vor- herrschaft herbeizuführen. Das Gleiche gilt von der Lebhaftigkeit der Entwicklung von Schwefelwasserstoff. Einen hübschen Einblick in diese Verhältnisse verdanken wir den 10 Untersuchungen Jegünow's (1 — 7), welche die schon im § 66 gekenn- zeichneten farblosen, nicht-fädigen Arten zum Gegenstand gehabt haben. Wie zuvor gesagt, ist der Ort der Sammlung der Schwefelbakterien jene Höhenschicht der Flüssigkeit, in welcher der Sauerstolf von oben her und der Schwefelwasserstoff von unten her zusammentreffen. Dort 15 nun drängen sich diese Wesen zu einer auch dem freien Auge auffallen- den Gesellschaft zusammen, welche durch den eben genannten russischen Forscher als Bfikterieuplatte bezeichnet und auf ihren Aufbau näher untersucht worden ist. Er hat die in den Limanen sich abspielenden Vorgänge, soweit sie hier in Betracht kommen, im kleinen im Labora- 2otorium sich wiederholen lassen, z. B. derart, daß er von dem schwarzen Schlamme eine gewisse Menge in Gefäße brachte, diese mit Wasser be- deckte und stehen ließ. Auf das nun auch von ihm beobachtete und durch die Aenderung des Schwefelwasserstoff- Geh altes der Flüssigkeit auch künstlich hervorrufbare Heben und Senken der Bakterienplatte soll 25 nicht näher eingegangen werden, weil darüber schon zwei Jahre vorher Beijerinck ähnliche Versuche angestellt und für eine derartige An- sammlung den Namen Bakterienniveau vorgeschlagen hat, so daß also dasselbe Ding nun doppelnamig ist. Als neu zu bezeichnen sind jedoch Jegünow's (4) Feststellungen 30 betreffend den Bau dieser Bakterien platte bei den hier in Rede stehenden Wesen. Züchtet man sie in hoher und breiter aber dünner Flüssigkeitsschicht, so entwickelt sich die Platte in der in der Fig. 85 in verkleinertem Maßstabe wiedergegebenen Gestalt: die Bakterien bilden also nicht eine einfache Platte, sondern sind stellenweise zu 35 quästchenähnlichen Fortsetzungen (von je 3 — 4 mm Länge) angehäuft. Vier von diesen sind in der Fig. 36 in vergrößertem Maßstabe abge- bildet. Diese Quästchen, mit Hilfe eines wagrecht aufgestellten Mikro- skopes untersucht, ließen erkennen, daß sie auf die Weise entstehen, daß die einzelnen Bakterien eine Bewegung vollführen ähnlich dem Wasser 40 eines Springbrunnens: sie steigen in der Achse des Quästchens nach unten und kehren dann im Bogen wieder zur Platte zurück. Im bild- umkehrenden Mikroskope ist diese Aelmlichkeit noch auffälliger, so daß Jegunow diese Platte als F ont an en platte bezeichnet hat. Die Geschwindigkeit der Bewegung der einzelnen Zelle befand er zu 0,02 mm 45 in der Sekunde. Zur Verfolgung der chemischen Tätigkeit der Bakterien bediente er sich eines einfachen und zuverlässigen Reagens auf Schwefelwasserstoff: Ein feiner Faden (aus Wolle u. dgl.) wird zuerst mit Eisenchlorid, dann mit Ammoniak behandelt, beide in so starker Verdünnung, daß der Faden dadurch bloß blaßgelb gefärbt wird. 50 An diesem befestigt man ein Glasgewichtchen und führt ihn dann in die Flüssigkeit ein. Dessen unterer Teil bis zum Scheitel des Quästchens der Fontänenplatte färbt sich binnen wenigen Minuten schwarz infolge der Bildung von Schwefeleisen ; von da an ändert sich seine Farbe all- — 239 - mählich in weiß. Dieser Versuch läßt erkennen, daß im Scheitel des Quästchens der von unten zutretende Schwefelwasserstoff zuerst zu Schwefel oxydiert, in der Zelle anfgespeichert, von ilir nach oben (in die eigentliche Platte) gebracht und dort zu Schwefelsäure verbrannt wird, welche dann das Eisenoxyd des oberen Fadenstückes auflöst und somit 5. dieses letztere entfärbt. Die Zeitdauer des einmaligen Umlaufes einer Zelle, also auch die Gesamtdauer der Ueberführung- des Schwefelwasser- stoffes in Schwefelsäure und der letzteren Ausstoßung aus der Zelle, ist von JeCxükow zu ungefähr 5 Minuten bestimmt worden. Die von Jegu- xow (1) ausgeführten Bestimmnngen der Schwefelsäure und des Schwefel- lo wasserstott'es oberhalb und unterhalb der Platten haben gezeigt, daß die Menge der Schwefelsäure oberhalb der Platte drei bis fünf ]\Ial so groß ist, die des Schwefelwasserstoffes aber um denselben Wert kleiner ist, als unterhalb der Platte, wälirend die Gesamtmenge des Schwefels (als Schwefelsäure berechnet) in beiden Schichten der Znchtflüssigkeit unge-i» fähr dieselbe bleibt. — „In den Limanen," schreibt Jeguxow (4), ,.wo die Tiefe einige Ssaschen (Klafter) nicht übersteigt, liegen die Schwefel- bakterien auf dem Boden, dessen Oberfläche oxydiert, d. h. von grauer (aber nicht schwarzer) Farbe ist. Mit zunehmender Tiefe ist der Sauerstoffzutritt verringert und im Schwarzen Meere, bei einer 20 Tiefe von 200 Metern, wo das AVasser schon mit Schwefelwasserstoff infiziert ist, sind die Schwefelbakterien gezwungen, den Boden zu verlassen, ins Wasser überzngehen und eine dünne Schicht zu bilden, welche sich wahr- scheinlich übers ganze Meer ausbreitet." Die Gesamtheit der biologischen und physiologischen Eigenschaften 25- der Schwefelbakterien, ihr Stoff- und Kraftwechsel, erscheint also, allem oben Gesagten gemäß, als eine sehr eigentümliche Anpassung an Daseins- bedingungen, welche für andere Organismen fast völlig ungeeignet sind, und schließt darum fast vollkommen jede Konkurrenz durch andere Wesen aus. ..Es bilden also die Schwefelbakterien"', sagt Winoökadsky (1), 30 „eine scharf charakterisierte pln^siologische Gruppe, einen physiolo- gischen Typus, der wesentlich von dem allgemeinen abweicht. Ihre Lebensprozesse spielen sich nach einem viel einfacheren Schema ab; durch einen rein anorganischen chemischen Prozeß, den der Schwefel- oxydation, werden alle ihre Lebensbewegungen im Gange erhalten." 35 Darum hat Wixogeadsky diese Organismen Schwefelbakterien ge- nannt. § 69. Die Oxydation der Tliiosiilfate zu Tetrathionsäure und Scliwefelsäure. Durch die Untersuchungen Nathansohn's (1) sind unsere Kenntnisse 40- von den Schwefelbakterien um eine neue Gruppe von Wesen bereichert worden, welche sich in ihrem Stoffwechsel von den oben beschriebenen echten Schwefelbakterien wesentlich unterscheiden. Ihre Oxydations- kraft ist bedeutend schwächer als bei diesen, da sie nur imstande sind, Thiosulfate zu Tetrathionsäure und Schwefelsäure zu oxydieren. Auch4s morphologisch unterscheiden sie sich scharf von den echten Schwefel- bakterien, da bei ihnen niemals intracelluläre Ausscheidung von Schwefel stattfindet. Man ist also wohl berechtigt, diese Gruppe von den echten Schwefelbakterien abzuscheiden und mit einem besonderen Namen zu belegen. Wir schlagen dafür „Thionsäurebakterien" vor. 5» — 240 — Zum ersten Male hat Nathansohn eine Zucht dieser Organismen er- halten, als er Seewasser, das mit einem Zusatz von Schwefelkalium ver- sehen war, mit einem Materiale beimpfte, in welchem große, farblose, bewegliche Schwefelbakterien sich befanden, in der Hoffnung, diese würden isich darin weiter entwickeln. Dies unterblieb; dagegen beobachtete Nathansohn dicht unter der Oberfläche der Nährlösung eine Ansamm- lung kleiner, lebhaft beweglicher Bakterien, die aber keine Schwefel- tropfen im Innern aufwiesen. Ein für die Züclitung dieser Spaltpilze wie für das Studium ihres Stoffwechsels in gleicher Weise günstiger 10 Nährboden ist eine Auflösung von 0,1—1 Proz. unterschwefligsauren Natrons (Natriumthiosulfat, Na^SoOs) in Seewasser oder in einer Salz- lösung von folgender Zusammensetzung: 3 Proz. NaCl, 0,25 Proz. MgCl.,, 0,1 Proz. KNO3 und 0,5 Proz. Na2HP04 mit Zusatz von etwas Magnesium- karbonat. Nach Beimpfung solcher Nährlösungen mit geeignetem Ma- löterial, z. B. kleinen Mengen schwefelwasserstoffhaltigen Schlammes aus dem Meeresboden in der Nähe der Küste (bei Neapel), zeigte sich nach 1 — 2 Tagen auf der Oberfläche der Flüssigkeit ein weißes Häutchen, welches zum Teil aus Tröpfchen öligen, amorphen Schwefels, wie er bei der Oxydation von Schwefelwasserstoff gebildet wird (Winogeadsky), 20 zum Teil aus einfachen stäbchenförmigen Bakterien zusammengesetzt war. Wurde mit solcher Lösung Agargallerte hergestellt, so ließen sich die Organismen mit der gleichen Leichtigkeit wie jedes andere Bakte- rium auf Platten rein züchten und in Stichzuchten vermehren. In Petri- Schalen angelegte Platten weisen, je nach der Art in 1 — 3 Tagen, Ko- :25lonien auf, die je nach der Menge des ausgeschiedenen Schwefels ent- weder weiß und opak oder durchscheinend und irisierend aussehen. Uurch genaue chemische Analyse der Flüssigkeit, welche anfänglich nur Thiosulfat als für die Entwicklung der in Rede stehenden Bakterien förderliche schwefelhaltige Substanz zu bieten hatte, konnte Nathansohn 30 feststellen , daß sie jenes Salz eingebüßt und sich dagegen mit Tetra- thionsäure und Schwefelsäure bereichert hatte, wobei zu gleicher Zeit ein bedeutender Teil des Schwefels als solcher ausgeschieden wurde. Nach Nathansohn besteht die exothermische Reaktion, welche dieser Bakterien- art als Quelle der Lebensenergie dient, in einer Oxydation von Thio- 35 Sulfat zu Tetrathionsäure und Schwefelsäure und kann durch nach- folgende Gleichung veranschaulicht werden: 3 Na,S,0, 4- 50 = Na^S/Je -|- 2 Na.^SO^. Was die Schwefelausscheidung anbetrifft, so kann sie durch eine sekundäre Reaktion zwischen dem unzersetzt gebliebenen Thiosulfat und 40 der neugebildeten Tetrathionsäure erklärt werden und spielt in dem Stoff- uud Kraftwechsel der Bakterien durchaus keine Rolle. Je nach der Konzentration der genannten Salze kann die Schwefelausscheidung, zugleich also auch die Bildung von schwefliger Säure, mehr oder weniger rasch vor sich gehen. 45 In der obenerwähnten Lösung von Mineralsalzen entwickeln sich diese Bakterien nur unter freiem Zutritt von Kohlensäure aus der Luft oder in Anwesenheit von Karbonaten. Durch Glucose, Harnstoff und andere organische Substanzen kann die Kohlensäure nicht ersetzt werden, obgleich jene auch nicht schädlich einwirken. Hieraus kann man 50 schließen, daß diese Bakterien nicht die Fähigkeit haben, organische Verbindungen zu Kohlensäure zu oxydieren, und daß folglich hier eine anorganische Verbindung, das Thiosulfat, ganz jene Rolle spielt, die sonst den Kohlenstoffverbinduneen im Atmungsstoffwechsel zukommt. — 241 — Auf die Frag-e nach der Bedeutsamkeit dieser Bakterien in der Natur und nach den Ausg-ang-s- und Endprodukten ihres »Stoffwechsels unter natürlichen Verhältnissen kann derzeit kaum eine bestimmte Ant- wort gegeben werden. Es ist möglich, daß sie die im Seewasser (als Ergebnis der freiwilligen Oxydation von Alkalisulfiden und Sulf hydraten) s enthaltenen Thiosulfate, welche für sie ein so vortrefflicher Nährstoff' sind, oxydieren. Vielleicht aber können sie auch unmittelbar die Sulfide zu Tetrathionsäure und Schwefelsäure oxydieren. Eine ähnliche Oxydation der Thiosulfate durch Bakterien hat neuer- dings Beijerinck (3) im Meereswasser an der holländischen Küste undio in Süßwasser beobachtet. Er füllte einen Kolben mit einer nicht zu dicken Schicht der folgenden Nährlösung, welche keine andere Kohlen- stoffquelle wie Natriumbikarbonat und als Energiequelle Natriumthio- sultat enthalten hat: 0.5 Proz. NaoSoO.-öHgO, 0,1 Proz. NaHCO^, 0,02 Proz. K2HPO4, 0,01 Proz. NH^Cl" und 0,01 Proz. MgCl,. Nach der 15 Impfung (ohne vorherig-e Sterilisation) mit einer reichlichen Meng-e Graben- oder Kanalwasser oder mit einer Spur Grabenschlamm be- deckt sich (nach 2— 3 Tagen bei 28— 30«C) die Oberfläche der Kultur- flüssigkeit mit einer Schicht freien Schwefels, welche dicht von Bakterien •durchsetzt ist. Die hierbei stattfindende Oxydation des Thiosulfates : 20 Na,S,03 H- = Na,S04 + S ist exot hermisch und kann also als Energiequelle fungieren, welche zur Kohlensäurezerlegung Veranlassung gibt. Das Thiosulfat läßt sich durch Schwefelwasserstoff oder besser durch Schwefelcalcium ersetzen. Etwas schwieriger gelingt der Versuch 25 mit Tetrathionat nach der Formel: Na,S,0e + Na,C03 + = 2Na2S0, + C02 + S2. Die Eeinkultur sowohl der Süßwasserform wie auch der an den nieder- ländischen Küsten ganz allgemeinen Meeresform gelingt auf ähnliche Weise, wie schon von Nathansohn angegeben worden ist. Für die 30 Süßwasserform wurde die eben zuvor angeführte Nährlösung mit 2 Proz. Agar versetzt. Auf daraus gegossenen Platten wurde Material von der schwefelhaltigen Haut aufgestrichen. Die Schwefelbakterie wird dann nach ein Paar Tagen durch die starke Schwefelabscheidung auf den Kolonien kenntlich, welche bei den Verunreinigungen fehlt. Für die 35 Isolierung der Meeresform muß dem Agar noch 3 Proz. Kochsalz zu- gesetzt werden. Die Bakterie, Thiobacilhis tJdoparus, ist ein kleines und dünnes Kurzstäbchen von 0,3 bis 0,5 f^i, welches keine Sporen erzeugt und sehr beweglich ist. Als Energiequelle, welche einige farblose Bakterien zur Zerlegung 40 der Kohlensäure im Dunkeln benutzen können, muß, nach Beijekinck (3), auch die Oxydation des elementaren, festen Schwefels zu Schwefelsäure bei gleichzeitiger Denitrifikation aufgezählt werden. Die von ihm isolierte Art, welche diesen komplizierten Vorgang hervorrufen kann, ist ein sehr bewegliches und mikroskopisch sich kaum von Th. thioparusih unterscheidendes Kurzstäbchen, ThiohaciUus denürificans. Die physio- logische Charakteristik dieser Form bleibt aber noch etwas dunkel und unklar. § 70. Schhißfolgerimgeu. Der Kreislauf des Schwefels. Wir sehen also, daß der Schwefel unter Einwirkung von Mikroorganis- 50 men einen vollständigen Kreislauf durchmacht: von den Eiweißkörpern LAFAR, Handbuch der Teclinischen Mykoloa;ie. Bd. III. lö — 242 — ausgehend, in welchen er eine komplizierte, bis jetzt nicht aufg-eklärte Verbindung mit den Org-anogenen eingeht, beendigt er seinen Kreislauf als Produkt eines abgeschlossenen Oxydationsprozesses, als Schwefelsäure, welche von den Pflanzen durch Vermittelung ihrer Wurzeln aufgenommen 5 wird und in ihnen mit den anderen Elementen zusammen zum Wieder- aufbau von Eiweißstoffen dient. Trotzdem die oben beschriebenen biochemischen Prozesse so mannig- fache sind, können wir sie dennoch klassifizieren, indem wir sie in zwei große Gruppen, die der Reduktions- und die der Oxydations- 10 Prozesse einteilen: I. ßeduktiousprozesse. Hierher gehören : 1. Reduktion der schwefelhaltigen Mineralsäuren (der Schwefelsäure, der schwefligen und der unterschwefligen Säure). 2. Hydrogenisation des Schwefels (Vereinigung desselben mit Wasserstoff). 3. Vielleicht auch der unter 15 Ausscheidung von Schwefelwasserstoff verlaufende Fäulnisprozeß. Dieser kann jedoch mit gleichem Rechte auch als Spaltungsprozeß angesehen werden, wobei die im Eiweißmolekül vorgebildete Schwefelwasserstoff- gruppe ausgeschieden wird. Die beiden ersten Reduktionsprozesse verlaufen unter Wärmever- 20 brauch und müssen also die Energie dazu von irgendwo hernehmen ; als Energiequelle dient ihnen die Zersetzung organischer Stoffe. IL Oxydationsprozesse. Solche sind 1. die Oxydation von Schwefel- wasserstoff' zu Schwefelsäure und 2. die Oxydation der Thiosulfate (und Sulfide?) zu Schwefel- und Tetrathionsäure. 25 Im Gegensatz zu den Reduktionsprozessen findet bei der Ox,ydation der Schwefel Verbindungen eine bedeutende Wärmeausscheiduug statt, weshalb diese Organismen von der Anwesenheit von organischen Sub- stanzen als Energiequellen ganz und gar nicht abhängen. Größere Mengen organischer Substanzen sind nicht nur unnötig, sondern sind 30 insbesondere für Schwefelbakterien geradezu verderblich. Die Verbreitung der Erreger dieser so mannigfaltigen Prozesse der Schwefelumwandlung und ihre Rolle im allgemeinen Haushalte der Natur ist sicherlich eine sehr bedeutende. Sie ziehen überall und unaufhörlich den Schwefel in jenen riesigen Kreislauf der Stoffe hinein, ohne welchen 35 das Leben in seiner Mannigfaltigkeit und in seinem fortlaufenden Gange überhaupt nicht denkbar ist. Die Teilnahme dieses Elementes an dem Kreislaufe der Stoffe wird durch seine hervorragende Fähigkeit, in mannigfaltigste Kombinationen mit verschiedenen Elementen einzutreten und verschiedene Verbindungsformen zu bilden, welche große Energie- 40 mengen bei ihrer Bildung resp. Zersetzung frei machen können, sehr erleichtert. Die hierbei sich abspielenden biochemischen Prozesse können, was ihren Nutzen oder Schaden für den Menschen anbetrifft, jedesmal nur für den einzelnen gegebenen Fall beurteilt werden. Ein und derselbe Prozeß kann je nach dem Orte, an dem er sich abspielt, 45 oder je nach der Unterlage, welche der Einwirkung der ]\[ikroben aus- gesetzt wird, als nützlich oder auch als schädlich sich erweisen. So leisten z. B. die Schwefelbakterien, wenn sie den für Pflanzen schäd- lichen Schwefelwasserstoff zu der diesen letzteren zuträglichen Schwefel- säure oxydieren, eine im ganzen durchaus nützliche und sogar notwendige 50 Arbeit. Findet jedoch derselbe Prozeß z. B. in Limanen oder in Schwefel- quellen statt, so ist er eben unerwünscht, weil durch die Erniedrigung des Gehaltes an Schwefelwasserstoff die Heilkraft des Limanenschlammes und der Schwefelquellen herabgesetzt wird. — 243 — Literatur zum Kapitel Der Kreislauf des Schwefels. ^Andrussow, (1) Bulletin de la Soc. Imper. de Geographie, 1892, Bd. 28, S. 370. — (2) Memoires de TAc. Imp. des sciences de St. Petersbourg', 1894, Bd. 1, S. 1. *Anzyferow, (1) Archives russes de Pathologie, 1900, Bd. 9, S. 251. *Arzichowsky, (1) Bull, du Jardiu Imp. Botan. de St. Petersbourg, 1902, Bd. 2, S. 35. *Beijeriuck, M. W., U) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt , 1895, Bd. 1, S. 1. — (2) Ebenda, 1900, Bd. 6, S. 193. — (3) Ebenda, 1904, Bd. 11, S. 593. *Bnissilowsky, (1) Wratsch, 1890, S. 717 (Russisch). — (2) Coniptes reudus des seances de la Soc. Balneol. d'Odessa, 1892, Nr. 4. *Bütsclili, 0., (1) Ueber den Bau der Bakterien und verwandter Organismen, Leipzig- 1890. — (2) Untersuchungen über mikroskopische Schäume und das Protoplasma, Leipzig 1892. — (3) Weitere Ausführungen über den Bau der Cj'anophyceen und Bak- terien, Leipzig 1896. *Cohii, Ferd., (1) Jahresb. der Schlesischen Gesellsch. f. vat. Kultur, 1862. S. 83 — (2) Hedwigia, 1863, S. 80. — (3) Leonards Jahrbücher für Mineralogie, 1864, S. 580. — (4) Hedwigia, 1865, S. 81. — (5) Max Schulzes Archiv f. mikr. Anatomie, 1867, Bd. 3, H. 2. — (6) Jahresb. der Schlesischen Gesellsch. f. vat. Kultur. 1874, S. 32. — (7) Beitr. z. Biol. d. Pflanz., 1870—1875, Bd. 1, Heft 1—3. *vaii Deldeu, A., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1903, Bd. 11, S. 81. *Engelmauii, Th. W., (1) Pflügers Archiv, 1883, Bd. 30, S. 95. — (2) Bot. Ztg., 1888, Bd. 46, S. 661. — (3) Pflügers Archiv, 1895, Bd. 42, S. 183. *Eagler, Ad., (1) Ueber die Pilzvegetation des weioen oder toten Grundes in der Kieler Bucht. IV. Bericht der Kommission zur wissenschaftlichen Untersuchung der deutschen Meere. VII. bis IX. Jahrgang. Berlin 18H4. *Etard und Olivier, (1) Comptes rend. de l'Ac, 18H2, Bd. 95, S. 846. * Fischer,. Alfred, (1) Ber. über d. Verhandl. d. K. sächs. Ges. d. Wissensch. zu Leipzig, 1891, Bd. 1, 'S. 52. — (2) Jahrb. wiss. Bot., 1894, Bd. 26, S. 187. — (3) Ebenda, 1895, Bd. 27, S. 1. — (4) Untersuch, über den Bau der Cyanophyceen und Bakterien, Jena 1897. * Fromme, A. , (1) Ueber die Beziehung des metall. Eisens zu den Bakterien und über den Wert des Eisens zur Wasserreiniguug. Dissert., Marburg 1891. *Gosling-s, N., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1904, Bd. 13, S. 385. * Hinze, G., (1) Ber. d. Deutsch. Bot. Ges., 1901, Bd. 19, S. 369. — (2) Ebenda, 190.3, Bd 21, S. 309. *HoIschewnikoff, (1) Fortschr. der Medizin, 1889, Bd. 7, S. 201. ^Hoppe-Seyler, F., (Ij Z. f. physiolog. ehem., 1886, Bd. 10, S. 401. ^Jegrunow, M., (1) Archives des Sciences biol., St. Peters- bourg, 1895, Bd. 3. — (2) Travaux de la Soc. des naturalistes ä Varsovie, 1895 (Russisch). — i3] Annuaire geolog. et miner. de la Russie, 1896, Bd. 1. — (4) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1896, Bd. 2, S. 11. - (5) Ebenda, 1897, Bd. 3, S. 467. — (6) Ebenda, 1898, Bd 4, S. 97. — (7) Annuaire geolog. et miner. de la Rus.sie, 1900, Bd. 4. * Karplus, (1) Virchows Archiv, 1893, Bd. 131, S. 210. *Kempner, (1) Arch. f. Hyg., 1894. Bd. 21, S. 317. *Lebediuzeir, (1) Travaux de la Soc. des naturalistes ä Odessa, 1891, Bd. 16 (Russisch). - (2) Ebenda, 1893, Bd. 18. — (3) Chemische Unters, des Marmarameeres a. d. türkischen Schiffe ,,Sselanik'' i. J. 1894 (Russisch). *Miyoslii, Mauabu, (1) J. of the College of Science. Imp. Univ. Tokyo, 1897, Bd. 10, S. 143. * Meyer, Lotbar, (1) J. f. prakt. ehem., 1864, Bd. 91, S. 1. '^Migula, W., (1) Schizomycetes in: Engler und Prantl, Natürliche Pflanzenfamilien, 1895. *Miqiiel, (1) Bull, de la Soc. chimique. 1879, Bd. 32,1, S. 530, II, S. 127. — (2) Ann. de microgr., 1888-89, Bd. 1, S. 323. ^ Morren, (1) Mem. de l'Ac. de Bruxelles, 1841, S. 70. * Müller, Ch., (1) Chem.-phys. Beschrei- bung der Thermen von Baden in der Schweiz, 1870. * Müller, Fr., (1) Berl. klin. W'ochenschrift, 1887, Nr. 23 u. 24. *Murray und Irvine, (1) Transact. of the R Soc. of Edinburgh, 1893, Bd. 37, S. 496. *>'adsoii, (1) Ueber die Schwefelwasserstoffgärung- im Weissovvo Salzsee und über die Beteiligung der Mikx-oorg. an der Bildung des schwarzen Schlammes, St. Peter.sbnrg, 1903 (Russisch). — (2) Observations sur les bac- teries pourprees, St. Petersbourg 1903 (Russisch). *NatliansoIiii, (1) Mitt. aus der Zoolog. Station zu Neapel, 1902, Bd. 15, H. 4, * Olivier, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1888, Bd. 106, S. 1744 u. 1806. *Perty, (1) Zur Kenntnis kleinster Lebensformen, Bern 1852. *Petri und Maasseu, (1) Verö'ff. d. Kais. Ges.-Amt., 1892, Nr. 7. — (2) Arb. Kais. Ges.-Amt, 1893, Bd. 8, S. 318; Bd. 9, S. 490. *Plii]ippowitscli, (1) Wratsch, 1887, Nr. 16 (Russisch). *Plaucluid, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1877, Bd. 84, S. 235; 1882, Bd. 95, S. 1363. *Predtetschensky, (1) Archives russes de Pathologie, 1899, Bd. 7, S. 149. *(^uantin, (1) Ann. agronomiques, Bd. 12, S. 80. *Ray Lau- kester, (1) Quarterly Journ. of micr. Sc, 1873, Bd. 13, S. 408. — (21 Ebenda, 1876, Bd. 16, S. 27 u. 278. *Rey-Pailhade, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1888. Bd. 106, S. 1683. — (2i Ebenda, 1888, Bd. 107, S. 43. — (3) Ebenda. 1889. Bd. 108, S. 356. *Rösiu^, (1) Dissertation, Rostock 1891. *RuI)iier, M., (1) Arch. f. Hvg., 1893, Bd. 16, S. 53 u. 78. *Saltet, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1900, Bd. 6, S. 648. *Seliusky, (1) Journ. d. russ. ehem. u. phys. Ges., 1893, Bd. 25, Nr. 5. * Selinsky und Brussi- 16* — 244 — lowsky, (1) Comptes rend. des seances de la Soc. Balneol. d'Odessa, 1898. * Silberberg und Weinberg, (1) Travaux de la Soc. des naturalistes ä Odessa, 1898, Bd. 22, S. 1. * Silberberg, (1) Travaux de la Soc. des naturalistes ä Odessa, 1899, Bd. 23, S. 119. * Stagnitta-Balistreri, (1) Arch. f. Eyg., 1893, Bd. 16, S. 10. *StokTis, (1) Bijdrage tot verklaring der zwavelwaterstofvorming in het Amsterdamsche grach water (Acade- misch proefschrift). 1899. *TreYisan, Victor Graf, (1) Prospetto della Flora Eug-anea, Padova 1842. * Taucher, (1) Histoire des Conferves d'eau douce, 1803. *Warmlng, E., (1) Um nogle ved Danmarks Kyster levende Bakterier. Kjöbenhavn, 1876. *Werigo, (1) Untersuchungen über die Limane und den Limanenschlamm von Odessa, 1885 (Russisch). — (2) Influence des microorg. sur la transformation de la boue des limans (Congres Internat, d'hydroth. et de climat. ä Biarritz) 1886. — (3) C. rend. des seances de la Soc. Balneol. d'Odessa, 1887 u. 1892. — (4) Memoires du ler Congres Russe de Climat., Hydol. et Baln., 1899. * Winogradsky, (1) Bot. Ztg., 1887, Bd. 45, S. 489. - (2) Bei- träge zur Morphologie und Physiologie der Bakterien, 1888, Heft 1. — (3) Ann. Pasteur, 1889, Bd. 3, Nr. 2 und 5. *Zopf, (1) Zur Morphologie der Spaltpflanzen, Leipzig, 1882. — (2j Beiträge zur Physiologie u. Morphologie nied. Organ., 1895, Heft 5, S. 37. Dritter Abschnitt. Die Zersetzung der Baustoffe der Zell wände der Pflanzen. (ifanuskripl-Einlauf : 18. Juni 190i.) 9. Kapitel. Die Cellulosegärung. VoQ Dr. W. Omelianski. (Mit Tafel VII.) § 71. Der Begriff Celliilose yom chemiscliön und vom physio- logischen Standpunkte aus aufgefaßt. Aufzulösen und aus dem Wege zu schaifeu, was zu leben aufgehört hat, dies ist, einer hübschen Bemerkung von Pasteür zufolge, die Auf- gabe der Pilze überhaupt und der Spaltpilze insbesondere. Ohne deren 3 Tätigkeit müßte der Kreislauf der Elemente, aus denen die organische Welt sich aufbaut, bald ins Stocken geraten, und es würde die Ober- fläche der Erde binnen wenigen Jahren mit den Leichen der abge- storbenen Tiere und Pflanzen sich hoch bedecken. Von den Bestand- teilen dieser letzteren ist es die Cellulose, deren Schicksal nun hier be- 10 trachtet werden soll. Aus ihr sind zum großen Teile die Zell wände der Pflanzen aufgebaut, und es fragt sich nun, auf welche Weise insbe- sondere der Kohlenstoff dieser Substanz wieder in Freiheit gesetzt und es so verhindert wird, daß dieses Element im Laufe der Zeiten nach und nach sich in völlig nutzloser Form ansammle. Und auch hier sind 15 es die Bakterien, welche Abhilfe schaffen, indem sie die Cellulose spalten und aus dem Wege räumen. Bevor wir aber zur Schilderung des gegenwärtigen Standes der Frage von der Cellulosezersetzung durch Bakterien schreiten, halten wir es für geboten, einige wenige Worte der chemischen Charakteristik dieses 20 Stoffes zu widmen. Diese wird uns dann die Möglichkeit bieten, die Frage genauer zu formulieren und einige Mißverständnisse zu beseitigen, welche sich auf diesem Gebiete eingebürgert haben und sich nun schon seit vielen Jahren hartnäckig: halten. — 246 — Der Ausdruck Cellulose wurde noch vor kurzem und wird ab und zu auch heute noch mehr im ph^^siologischen als im chemischen Sinne gebraucht. Man bezeichnet durch diesen Namen nicht einen chemisch einheitlichen Körper sondern eine ganze Gruppe von Körpern, aus denen idie pflanzliche Zellhülle besteht. Die Cellulosen haben, als Gruppe genommen, folgende Charakteristik: Sie sind farblose Körper, unlöslich in allen einfachen Lösungsmitteln und löslich in einer Lösung von Kupferoxyd- Ammoniak (ScHWEjzER'sEeagens). Wenn auch in verschiedenem Grade, sind sie doch im ganzen durch 10 eine bedeutende Widerstandsfähigkeit gegen Oxydation und hydro- lytische Prozesse ausgezeichnet. Sie sind stickstofffrei, sind der all- gemeinen empirischen Formel der Kohlenhydrate CnHomOm entsprechend zusammengesetzt und durch die Blaufärbung bei Behandlung mit Chlor- zinkjod oder mit Jod und Schwefelsäure gekennzeichnet. n Die mehr und mehr zunehmenden Fortschritte der Pflanzenchemie haben jedoch festgestellt, daß die zu dieser Gruppe gezählten Körper untereinander sowohl in der Zusammensetzung als auch in einzelnen Eigenschaften wesentliche Abweichungen aufweisen. Typische Cellulosen von verschiedener Herkunft liefern, Beobachtungen von E. Schulze zu- 20 folge, bei der Hydrolj^se verschiedene Zuckerarten, wie Glucose, Mannose und Xylose. Das ist ein deutlicher Fingerzeig dafür, daß auch die Aus- gangscellulosen von ungleichem Aufbau sind. Die zu dieser Gruppe ge- hörenden Stoife unterscheiden sich voneinander außerdem nach ihrer Eeaktionsfähigkeit. Während die äußersten Glieder der Reihe sich durch 25 ungemein geringe Reaktionsfähigkeit und stark ausgeprägte Wider- standsfähigkeit gegen Oxydation und Hydrolyse (sowohl unter dem Ein- flüsse von Säuren als auch von x41kalien) auszeichnen, sind andere Glieder dieser Reihe, welche sich von den ersteren in ihrer Elementarzusammen- setzung (Oxycellulose) unterscheiden, durch ein viel geringeres Beharren 30 gegenüber den genannten Einwirkungen gekennzeichnet, und schließ- lich gibt es solche (Pseudocellulose und Hemicellulose), die sich schon unter der Einwirkung verdünnter Säuren leicht zersetzen und mehr oder weniger in verdünnten Alkalien löslich sind. Nur in den jungen Zellen höherer Pflanzen besteht die Zellwand 35 fast ausschließlich aus Cellulose. Mitzunehmendem Alter der Zelle ver- ändert sie sich in verschiedener Weise, indem sie entweder verholzt oder verkorkt oder cuticularisiert. Die Zellwand besteht dann nicht mehr bloß aus Cellulose, sondern es finden sich in ihr noch andere Substanzen, die man als Holzstoff" (Liguin), Korksubstanz usw. bezeichnet, Körper, 40 deren chemische Natur noch nicht näher bekannt ist. Am Aufbau der pflanzlichen Hüllen nehmen noch andere Körper teil, die nicht zur Cellulosegruppe gerechnet werden, so z. B. die Pektinstofte. Weil die verschiedenen Cellulosen sich in ihren chemischen Eigen- schaften so wesentlich voneinander unterscheiden, sind wir vollkommen 45 berechtigt, anzunehmen, daß auch der Widerstand, welchen diese Cellulosearten dem Angriffe von selten der Mikroben entgegensetzen, verschieden sein kann, und daß es Zersetzungserreger gibt, Avelche auf die eine Art von Cellulosen einzuwirken vermögen, auf andere Arten hingegen nicht. Leider erschwert die oben erwähnte Unklarheit und 50 Bedingtheit der chemischen Charakteristik der einzelnen Glieder dieser großen Gruppe von Stoffen die erschöpfende Lösung dieser sowohl in theoretischer als auch in praktischer Hinsicht höchst wichtigen Frage in bedeutendem Maße. Diesem Umstände haben wir es hauptsächlich — 247 — zuzuschreiben, daß auf diesem Gebiete so viele wichtige Frag'en fast gar nicht berührt worden sind, und daß hier bis jetzt noch so viel zu tun übrig bleibt. § 72. Geschiehtliclie Eutwicliluiig: der Lehre von der Cellulose- gäruug:. 5 Die erste Beobachtung- über die natürliche Zersetzung- der Cellulose w^irde im Jahre 1850 von E. MiTscHEhLicn (1) gemacht. Er bemerkte nämlich, daß bei der Naßfäule von Kartoffeln in Wasser die Zellhüllen zerstört wurden und daß die Stärke (amylum) sich am Boden des Ge- fäßes ansammelte. Er schrieb diese Wirkung- den Vibrionen zu, welche lo reichlich im Substrat auftraten. Seit den Arbeiten Pasteuk's wurden dessen Ideen auch auf das Gebiet der Oellulosegärung angewandt, obwohl besondere, einigermaßen ausführliche diesbezügliche Untersuchungen innerhalb eines fast 20-jäli- rigen Zeitraumes seit dem Erscheinen der ersten Arbeiten Pasteue's übena die organisierten Fermente nicht geliefert worden sind. Die Arbeit Tkecul's (1). welche im Jahre 1865 erschien, brachte nur eine Beschreibung derjenigen Spaltpilzformen, welche dieser Forscher in Maceratiouen pflanzlicher Gewebe angetroffen hatte. Er bemerkte an diesen Wesen die gemeinsame Eigenschaft, durch Jod blau gefärbt zu 20 werden, nannte sie darum Amylobader und unterschied unter ihnen mehrere Arten, so den eigentlichen Amylohader in Gestalt von Stäbchen, dann das spindelförmige Clostridmm und das Urocephalum mit end- ständiger Auftreibung, eine Einteilung, welche jetzt nur noch histori- sches Interesse hat. 25 Diesen Amylobactern wurde darauf eine Reihe von Arbeiten van Tieghem's (1 — 5) gewidmet, welche in den Jahren 1877 — 1879 erschienen. Uns berühren hier nur diejenigen Befunde des Verfassers, auf Grund deren er diesem Bazillus als dessen hervorragendste Eigenschaft die Fähigkeit der Cellulosezersetzung unter Bildung von Buttersäure, Kohlen- 30 säure und Wasserstoff zuschrieb. Vor allem müssen wir aber bemerken, daß bei der Beurteilung der Arbeiten van Tieghem's von einer „Isolierung der Mikroben'' und einer „Reinzucht" in dem Sinne, wie wir das heutzutage verstehen, überhaupt nicht die Rede sein kann. Bei dem damaligen Stande der bakteriologischen Technik war eine der- 35 artige Aufgabe im gegebenen Falle unausführbar. In der Tat beweist die Beschreibung-, welche van Tieghem von diesem Bazillus gegeben hat, ohne jeden Zweifel, daß dieser Gelehrte mit einem Gemisch verschieden- artiger Bazillen aus der Gruppe der Erreger der Buttersäuregärung es zu tun gehabt hat, und daß der Amylohacfer van Tieghem's nichts 4o anderes ist als eine jener Sammelspecies, welche in der Wissen- schaft mangels scharfer Unterscheidungs- und Trennungsverfahren vor- läufig aufgestellt werden. Daher hat auch ein jeder Versuch, den Amißohacter van Tieghem's mit irgend einem der später isolierten und erforschten Gärerreger zu identifizieren, von vornherein keinen sicheren 45 Boden unter sich. Die Fähigkeit des Amylohader. eine Gärung der Cellulose hervor- zurufen, erschloß van Tieghem bloß aus Macerationsversuchen mit pflanz- lichen Geweben, ohne sie durch Versuche an irgend einem reinen Cellulosepräparat zu bestätigen. Van Tieghem zieht aus diesen Ver-50 — 248 — suchen folgende allgemeine Schlüsse: Unter der Einwirkung des Amylo- hacter werden sämtliche Gewebe des Embryos, dann die Eiweißgewebe, die wachsenden Spitzen der Stengel und Wurzeln, das saftreiche Paren- chj^m der Rinde, des Markes, der Blüten, Früchte, Knollen usw., mit 5 einem Worte, alle jungen Gewebe mit zarten Zellhüllen gelöst. Der Einwirkung des AmyJohader widerstehen das Parenchym älterer Ge- webe, veränderte, verholzte oder verkorkte Hüllen, „jedoch auch viele Gewebe, in denen die C eil u lose sich rein erhalten hat, wie die Bastfasern"; auf der letzteren Tatsache, meint van loTiEGHEM, beruhe die Praxis der Flachsröste. Den letzteren Satz möchten wir ganz besonders hervorheben, denn in diesem ist ganz bestimmt aus- gedrückt, daß die Wirkung des Ännjlohader sich auf die Fasercellulose,. also gerade auf die normale oder typische Cellulose der Chemiker, nicht erstreckt. Dessenungeachtet bezeichnet van Tieghem, indem er den 15 Ausdruck „Cellulose" in dem bereits oben erwähnten physiologischen Sinne anwendet, seinen Bazillus kurzweg als das „Ferment der Cellulose", unter welchem Titel dieser fast bis heute noch in der Bakteriologie ge- führt wurde. Wir wollen hier all die Mißverständnisse nicht erwähnen, welche 20 diese Benennung zur Folge hatte. Die Autoren führen den Amißohader als Erreger der Cellulosegärung kurzweg und ohne jegliche Beschränkung an, von welcher Art von Cellulose auch immer die Rede sein mochte, und überall, wo die Zersetzung einer beliebigen Cellulose vor sich ging, glaubten sie die Wirkung des Amylohadcr zu erkennen. Ob von einer 25 Zersetzung junger oder alter pflanzlicher Gewebe die Rede war, oder ob es sich, wie bei den chemischen Untersuchungen über die Cellulose- gärung, um Versuche handelte, in denen Papier, also gerade diejenige Fasercellulose, auf welche nach van Tieghem der Amylohader nicht ein- wirkt, der Zersetzung unterworfen wurde, — überall wurde der Aniijlo- 30 hader verantwortlich gemacht, offenbar darum, weil man keinen anderen Mikroorganismus kannte, dem man mit größerem Rechte diese Leistung hätte zuschreiben können. Im Jahre 1879 hat Peazmowski (1) einige Bakterien beschrieben, welche celluloselösend wirken, so Clostridium poli)myxa und Vibrio rngiüa. 35 Alle diese Untersuchungen aber, welche sich bloß auf mikroskopische Beobachtungen stützen, besitzen nur eine schwache Beweiskraft; deren Ergebnisse können nicht als dauernd betrachtet werden. Mehr Interesse bieten die rein chemischen Arbeiten über die Cellulosegärung, obgleich in diesen die Frage nach den Mikroben, 40 den Erregern des Prozesses, vollkommen unberührt bleibt. Hierher ge- hören die Veröffentlichungen von Püpoff, Tappeiner und Hoppe-Seyler. In der aus des Letztgenannten Laboratorium hervorgegangenen Mit- teilung L, Popoff's (1) bildete die Cellulose nicht den Hauptgegen- stand der Forschung, sondern wurde neben der Gärung anderer 45 Substanzen bei der Impfung mit Kloakenschlamm behandelt. Die unter dem Einflüsse der Bakterien sich abspielende Zersetzung des schwedischen Filtrierpapieres war mit einer Entwicklung von Gasen verbunden, welche ein Gemenge von Kohlensäure, Methan und Wasser- stoff darstellten. Der Verfasser ist der Ansicht, daß die typische 50 Cellulosegärung sich durch die Entwicklung Ijloß von Methan und Kohlen- säure kennzeichnet, und daß die Anwesenheit von A\'asserstoff im Gas- gemenge auf das Spiel von Nebengärungen (Buttersäuregärung) zurück- zuführen sei. Die gleiche Methangärung gäben einige Körper, welche — 249 — im allgemeinen der Cellulose in chemischer Beziehung nahe stehen, wie arabisches Gummi. Zu Anfang der achtziger Jahre erschien eine Eeihe von Arbeiten von Tappeixer (1—6) über die Zersetzung der Cellulose innerhalb des Yerdauungskanales der Pflanzenfresser. Nebenbei wurden vom Verfasser s auch Fragen berührt, die sich auf die Cellulosegärung überhaupt be- ziehen. Zu den Versuchen dienten Papier und Watte in Nährlösungen, die an stickstoffhaltigen Substanzen (Fleischextrakt, Asparagin u. dgl.) reich waren. Die Impfung erfolgte vermittelst eines kleinen Stückchens des ersten Magens von Wiederkäuern. Die Gärung verlief äußerst i» energisch und war von Säureentwicklung (Essigsäure, Isobuttersäure) und reichlicher Gasbildung begleitet. Je nach den Versuchsbedingungen entwickelte sich bald die „Wasserstoffgärung", bald die „Methangärung" der Cellulose. Bisweilen verliefen beide Gärungen gleichzeitig in ein und demselben Kolben. In solchen Fällen pflegte die Methangärung die is- Oberhand zu gewinnen. Die ausführlichste Untersuchung auf dem Gebiete der uns interes- sierenden Frage ist die im Jahre 1886 veröffentlichte Arl)eit Hoppe- Seyler's (1—2) über die Methangärung der Cellulose. Der Haupt versuch Hoppe-Seyler's bestand in folgendem: Am 2. Dezember 1881 brachte 20. er in einen 1101 ccm fassenden Kolben 25,773 g reines Filtrierpapier, gegen 700 ccm Wasser und behufs Impfung eine kleine Menge Schlamm, der an der Ausmündung eines der städtischen Abwässerkanäle Straß- burgs in die Jll entnommen worden war. Der Kolben wurde luftdicht durch einen Kautschukstopfen verschlossen, in welchen ein Al)leitungs- 2» röhr eingesetzt war, das mit seinem anderen Ende in Quecksilber ein- tauchte. Er war zum Schutze gegen Lichtwirkung mit einer doppelten Schicht von schwarzem Papier umhüllt und wurde in diesem Zustande 4 Jahre lang bei Zimmertemperatur aufbewahrt. Zu Anfang ging die Gasentwicklung äußerst energisch vor sich; gegen Ende des Jahres 1883 3a begann sie schwächer zu werden und war in der zweiten Hälfte des Jahres 1885 kaum mehr wahrnehmbar, weshalb der Versuch am 6. Dez. 1885 abgebrochen wurde. Das gesamte ausgeschiedene Gas wurde ge- sammelt und der Analyse unterworfen. Es wurden 95 solcher Analj'sen ausgeführt und im ganzen 3281 ccm Kohlensäure und 2571 ccm Methans» erhalten. Als Hoppe-Seyler am Schlüsse des Versuches eine chemische Analyse des Kolbeninhaltes vornahm, konnte er neben Ueberbleibseln von unzersetzter Cellulose keinerlei Zersetzungsprodukte finden. Aus dieser Tatsache schließt er, daß die Angaben van Tieghem's und Tap- peiner's über die Entwicklung organischer Säuren bei der Cellulose- 4a gärung unrichtig seien, obwohl er die Möglichkeit einer Bildung solcher Säuren alsZ wisch enprodukte zugibt. Der wahrscheinliche Mecha- nismus des Zerfalles der Cellulose bei der Methangärung ist nach Hoppe- Seyler der folgende: 1. Phase. Hvdratation der Cellulose und Bildung einer Hexose:4ä CeH,,0,-hH,0 = C«H,,Oe. 2. Phase. Zersetzung dieses Kohlenliydrates in gleiche Teile Methan und Kohlensäure, vielleicht unter vorheriger Bildung gewisser Zwischen- produkte : CßHj ,0« = 3C0, + 3CH4. sa An anderer Stelle dieses Kapitels (S. 260) werden wir diese Befunde Hoppe- Seyler's kritisch zu beleuchten suchen; hier hingegen soll noch der von diesem Chemiker gegebenen Beschreibung des Erregers der — 250 — Methan^ärung' der Cellulose kurz gedacht werden. Weil Hoppe-Seylee kein Bakteriologe von Fach war, hat er sich in betreif dieser wichtigen Frage auf kurze Bemerkungen beschränkt. vSo sagt er an einer Stelle in seiner Arbeit, daß die Ausscheidung von Kohlensäure und Methan nur 5 dann in bemerkbarer Weise vor sich ging, wenn in der Flüssigkeit lebende Bakterien von bestimmter Form anwesend waren, und daß diese Bakterien sich durch nichts vom Aniyhhacter van Tieghem's unter- schieden. An einer anderen Stelle (S. 417) schreibt er: „In der Flüssig- keit und viel reichlicher im Bodensatz fanden sich kürzere Stäbchen 10 und Bakterien,- die sämtlich viel schwächer konturiert waren, als die in der Haut gefundenen, zum Teil mit Sporen. Daneben im Bodensatz zahlreiche Kügelchen und Körnchen. Anfangs waren alle Bakterien und Körnchen regungslos, nach wenigen Minuten zeigten schwach konturierte Bakterien, sämtlich von Form, Größe und Aussehen des Amylohader, mit 15 und ohne Sporen, Bewegung, die allmählich lebhafter wurde." Eine derartige Beschreibung kann allerdings niemanden überzeugen; sie macht auch, wie es scheint, keinen Anspruch daiauf. Hoppk-Seyler berührt diese Fragen nur ganz kurz und beiläufig, indem er sich infolge augen- scheinlichen Mißverständnisses auf die früheren Angaben van Tieghem's 20 über die Rolle des Ämylohacter bei der Zersetzung der Cellulose verläßt, obwohl VAN Tieghem selbst, wie schon erwähnt, dem Amylohader die Fähigkeit, die Cellulose der Bastfasern und der Baumwolle zu zerstören, abgesprochen hatte. Im Jahre 1890 beobachtete A. H. van Senus (1) unter dem Mikro- 25 skop die Veränderungen, welche in der Watte und in Schnitten pflanz- licher Gewebe unter dem Einflüsse von Mikroben aus Flußschlamm ein- treten. Die Fasern der in Fleischbrühe gebrachten Watte bedeckten sich mit Schleim, welcher Bakterien einschloß, und lösten sich alhnählich in ihm auf. An Schnitten von Kartoffeln, Bohnen und anderen Pflanzen 30 wurde Zerstörung der Zellhüllen wahrgenommen. Das Zustandekommen der Zersetzung der Cellulose schreibt der Verfasser dem gleichzeitigen Einwirken zweier Mikroben zu, des Amylohader und eines anderen, sehr kleinen Bazillus, welcher aus dem Kaninchendarm isoliert werden konnte. Einzeln für sich wirkte keine dieser beiden Arten von Mikroben auf die 35 Cellulose ein. Nach der Meinung van Senus' existiert eine jMethangärung der Cellulose als selbständiger Prozeß überhaupt nicht. In allen Fällen werde Cellulose unter Bildung von Wasserstoff, Kohlensäure und Essig- säure zersetzt. Der Wasserstoff wirke auf die Essigsäure ein und redu- ziere sie zu Aldehyd und Alkohol und schließlich zu einem Kohlen- 40 Wasserstoffe, so daß die Essigsäure in dürftigen Nährböden, in denen keine anderen leicht reduzierbaien Stoffe vorhanden sind, gänzlich ver- schwinden könne. Deshalb, meint er, habe Hoppe-Seylee in seinen Zuchten auch nur Kohlensäure und Methan vorgefunden. Wir können uns jedoch nicht verhehlen, daß die Angaben von van Senus an großer 45 Unbestimmtheit leiden, und daß seine Schlußfolgerung sowohl bezüglich der Chemie als auch bezüglich der Bakteriologie des Prozesses wenig überzeugend erscheinen. Ein besonderer Platz in der Lehre von der Cellulosegärung kommt jenen Arbeiten zu, welche sich mit der durch Mikroben verursachten 50 Zersetzimg des Mistes (s. das 16. Kapitel) beschäftigen, dessen Haupt- bestandteil Cellulose ist. Im Jahre 1856 hatte Reiset (1) zuerst auf die Tatsache aufmerksam gemacht, daß bei der Mistzersetzung unter anae- roben Bedingungen Methan entbunden wird. Dieser Befund wurde rol.-Proz, 31,0 Vol.-Proz. 37,1 Vol.-Proz. )' 0,0 0,0 n 33,3 58,0 n 35,5 4,9 — 251 — später durch Deheraix (1) bestätigt, welcher die chemische Zusammen- setzung- des Gasgemisches bestimmte, das aus verschiedenen Schichten eines Misthaufens ausgeschieden wurde. Das Ergebnis dieser Ermitt- lungen war tblgendes: Obere Schicht des Mittlere Schicht des Untere Schicht des Mistliaufens Misthaufens Misthaufens CO., 21,6 0., " 0,0 CH^ 0,0 Na 78,4 In der der Luftwirkung mehr ausgesetzten oberen Schicht des Mist- haufens findet also eine vollständige Verbrennung der organischen Sub- stanz ohne Entwicklung .von brennbaren Gasen statt, in der mittleren und noch mehr in der unteren Schicht aber spielen sich Gärungsvorgänge mit reichlicher Methan- (zuweilen auch Wasserstoif-)Entwickluug ab. 15 Ganz ähnliche Vorgänge beobachtete auch Gayon (1). Dieser studierte die Zersetzung von Mist, welcher entweder in einem eisei-nen Käfig mit all- seits freiem Luftzutritt, oder aber in einem verschlossenen Holzkasten ohne Luftzutritt sich befand. Methangärung fand nur in dem zweiten Falle, in welchem die Zersetzung also nnter anaeroben Bedingungen vor 20 sicli ging, statt. Im Jahre 1889 veröffentlichte Schloksing (1) die Ergebnisse seiner quantitativen Untersuchungen über Mistgärung mit genauer Berechnung der Mengen sämtlicher Endpi"odnkte. Im Verlaufe von zwei Monaten wurden sämtliche ausgeschiedenen Gase, welche aus einem Gemisch von 25 Kohlensäure und Methau bestanden, gesammelt und analysiert. Der ausgegorene Mist verändert sich in seinem Aussehen durchaus nicht. Durch vergleichende Bestimmungen des Gehaltes verschiedener Elemente in dem zum Versuch verwendeten Miste sowie in dem nach der Gärung zurückgebliebenen Ueberrest und in den Gärprodukten kam Schloesinü 30 zu dem Schlüsse, daß an der Mistzersetzung, ebenso wie bei der Alkohol- gärung, die Elemente des Wassers teilnehmen. Im Jahre 1892 war Hebket (1) bemüht, diejenigen Strohbestandteile, welche bei der Gärung unter Einwirkung der Beimpfung mit Mist zersetzt werden, genauer zu bestimmen. Die Zucht wurde in einem Kolben angelegt, welcher fein 35 zerkleinertes Stroh enthielt, das mit einer 5-proz. Lösung von kohlen- saurem Kali oder Ammoniak Übergossen wurde. Im Verlaufe von drei Monaten wurde Gärung mit Ausscheidung von Methan und Kohlensäure beobachtet, wobei das Stroh ungefähr die Hälfte seines Gewichtes ein- büßte. Den wesentlichsten Gewichtsverlust erlitten Celliilose, Holz- 40 gummi und Vasculose (der Hauptbestandteil der incrustierenden Sub- stanz nach Fremy). wie nachfolgende Zahlen dartun : Gehalt an: Vor der Gärung: Nach der Gärung : Gewichtsverlust: Cellulose 14,12 Proz. 6,18 Proz. 56,2 Proz. Holzgumrai 10,00 „ 4,67 „ 53,3 „ 45 Vasculose 14,01 ,, 11,75 „ 16,1 „ Wir sehen also, daß sich mit der Frage der Cellulosegärung unter Einwirkung von Mikroorganismen nicht wenige Forscher beschäftigt haben, und wenn dennoch der erreichte Erfolg ein sehr magerer ist, so hat das seine guten Gründe. Vor allem muß hervorgehoben werden, so daß die ersten Arbeiten auf diesem Gebiete in eine Zeit fallen, in welcher die bakteriologische Technik noch auf einer sehr niedrigen Stufe stand — 252 — und von einer Isolierung- der Mikroben gar nicht die Eede sein konnte. Ferner gehören mehrere und zwar die größeren Arbeiten auf diesem Gebiete nicht Bakteriologen an, so daß also der bakteriologische Teil der Frage bei der Untersuchung unberücksichtigt blieb (Hoppe-Seyler). 6 Endlich schloß bei mehreren Forschern die Versuchsanstellung irgend welche bestimmte Ergebnisse über die Erreger der Cellulosegärung ganz aus. Hierher gehören die Untersuchungen über Zersetzung des Mistes, dessen Zusammensetzung eine so mannigfaltige und unbeständige und dessen Bakterienflora eine so bunte ist, daß die Schwierigkeit der 10 Ziehung irgendwelcher Schlußfolgerungen auf Grund des Studiums der- artiger Zuchten keinem Zweifel unterliegt. Nichtsdestoweniger berich- tete Gayon im Jahre 1888 bis 1884, daß es ihm gelungen sei, einen kleinen anaeroben Bazillus in Eeinzucht zu gewinnen, welcher in Flüssig- keiten, welche Stroh oder Papier enthielten, Methangärung hervorrief. 15 Die Angaben Gayon's geben jedoch zu Zweifel Anlaß und sind so lücken- haft, daß sie von späteren Untersuchern nicht nachgeprüft werden konnten. § 73. Die Wasserstoffj^äruiig der Cellulose. Vom Jahre 1895 an hat V\\ Omeliansk: (1 — 3) der Frage über die Cellulosezersetzung durch Bakterien eine Reihe von Arbeiten gewidmet, 20 in welchen er das bis dahin vorliegende Tatsachen-Material sowohl in betreif der Bakteriologie als auch in betreff der Chemie des Prozesses einer gründlichen Durchsicht unterzogen hat. Er hat seine Unter- suchung auf die Erforschung der Erreger der Vergärung einer typischen Cellulose beschränkt, deren Reingewinnung und Unterscheidung von 25 anderen Cellulosearten keine Schwierigkeiten bietet. Mit dem Namen einer typischen oder normalen (Zellulose bezeichnet die Chemie, wie bekannt, jene Cellulose, aus welcher die Baumwolle und die Fasern des Flachses und einiger anderer Pflanzen bestehen, und die im schwedischen Filtrierpapier als Eeinpräparat verfügbar ist. Der Umstand, daß gerade 30 die normale Cellulose ein vollkommen unlöslicher Körper ist, welcher an Unangreifbarkeit die Mehrzahl der Kohlenstoffverbindungen übertiifft und weder der Oxydation noch der Hydrolyse selbst durch kräftige chemische Mittel zugänglich ist, muB dazu veranlassen, dem Lebewesen, das auf diesen Körper einzuwirken imstande ist, ein besonderes Interesse 35 entgegenzubringen. Als Ausgangsmaterial für die Impfungen diente in diesen Versuchen frischer Pferdemist und Flußschlamm aus der Newa. Letzterer wurde in einem geräumigen gläsernen Behälter bei Zimmertemperatur auf- bewahrt und entwickelte ununterbrochen reichliche Mengen eines brenn- 40 baren Gasgemisches, welches hauptsächlich aus Methan, Kohlensäure und Wasserstoff bestand. Die Aussaaten wurden gewöiinlich in langhalsigen Kolben jener Art vorgenommen, welche im 23. Kapitel des I. Bandes besclirieben und abgebildet worden ist. Sie wurden mit reinem Filtrierpapier und 45 Kreide beschickt und bis an den Pfropfen mit einer Nährlösung von nachfolgend angegebener Zusammensetzung gefüllt: Phosphorsaures Kali 1 g, schwefeis. Magnesia 0,5 g, schwefeis. oder phosphors. Ammoniak 1 g, Kochsalz eine Spur, destill. Wasser 1 Liter. Der Lösung wurde stets auch Kreide hinzugesetzt, da bei Abwesen- 5oheit der letzteren die Gärung überhaupt nicht eintrat oder, wenn sie — 253 — auch anfing*, sofort wieder erlosch. Bisweilen wurden statt des x\mmon- salzes 0,5 Proz. Asparagin oder 0,1 Proz. Pepton hinzugetan. In seltenen Fällen w^urde eine 0,5-proz. w^ässerig-e Fleischextraktlösung oder eine Mistabkochung- zu dem Versuch genommen. In einzelnen Fällen wurde das gewöhnliche Filtrierpapier durch Pergamentpapier, chemisch 5 ausgefällte Cellulose, aus Kohl und iSchnittkohl dargestellte Cellulose, Hollundermark u. dgl. ersetzt. Die Versuche wurden bei 34—35** aus- geführt, einer Temperatur, welche ungefähr dem Optimum für diese Gärung entspricht. Die der Gärung der Cellulose vorausgehende Inkubationszeit ist 10 im allgemeinen eine sehr lange und schwankt innerhalb ziemlich weiter Grenzen. In keinem Falle beträgt sie weniger als eine Woche. Hierzu ist noch zu bemerken, daß man gut tut, nicht zu spärlich zu beimpfen. Gewöhnlich wurde in den zu beimpfenden Kolben ein kleines Stück von zersetztem Papier aus einer älteren Zucht eingebracht. Schon vor dem 15 eigentlichen Beginn der Gärung ward in der Flüssigkeit eine leichte Trübung bemerkbar; zu gleicher Zeit werden die Papierstreifen, welche bisher locker auf dem Boden des Kolbens lagen, welk und legen sich dichter zusammen. Es erscheinen auf ihnen Flecke; das sind die Stellen, an denen das Papier mit der Zeit bis zur Durchlöcherung 20 zerfressen werden wird. In manchen Fällen bietet diese Erscheinung ein interessantes Bild dar. Auch ist die Art dieser Zerstörung nicht immer die gleiche; das eine Mal entstehen auf dem Papier mehr oder weniger große, fern voneinander liegende Löcher, ein anderes Mal erscheint dasselbe dicht von äußerst feinen, bisweilen kaum sichtbaren 25 Oefifnungen durchsetzt. Diese Eigentümlichkeiten treten sehr deutlich auf dem beigegebenen Bilde {Fig. 37) hervor. In anderen Fällen ist Fig. 37. Streifen von Filtrierpapier, welche durch Cellulosegärimg verschiedenartig durchlöchert worden sind. — Nat. Größe. Nach Ömelianski. diese Erscheinung überhaupt nicht so scharf ausgeprägt; das Papier verwelkt gleichsam plötzlich in seiner ganzen Masse auf dem Boden des Kolbens. Nach Beendigung der Gärung bleibt gewöhnlich ein Rest 30 des verwendeten Papieres lialbverfault und im Aussehen gänzlich ver- — 254 — ändert zurück. Es läßt sich nun nicht mehr mit einem Haken ergreifen und aus dem Kolben herausziehen ; bei der leisesten Berührung- zerfällt es. Die anfäng-lich weiße Farbe des Papieres geht oft in eine gelblich- bräunliche über, was man besonders gut in älteren Zuchten bemerken 5 kann. Die gleiche Farbe nimmt teilweise auch die Flüssigkeit an. Zu diesen sichtbaren Veränderungen gesellt sich noch ein Geruch nach faulem Käse. In jenen Fällen, in denen statt des Papieres gefällte Cellulose zur Anwendung kommt, ist die Zersetzung nicht von so aus- geprägten sichtbaren Veränderungen begleitet, geht aber dafür schneller 10 von statten. Auf der Höhe des Prozesses steigen die Flocken der ge- fällten Cellulose, häufig von den Gasbläschen mitgerissen, an die Ober- fläche der Flüssigkeit. Der üeberschuß der den Zuchten zugesetzten Kreide klebt zu Krusten zusammen. Diese eben beschriebene Versuchsanstellung ist, zufolge Omelianski, 15 zur Erregung sowohl von Methangärung als auch von Wasserstoifgärung der Cellulose tauglich. Das Auftreten der einen oder der anderen Art von Gärung aber läßt sich durch äußere Bedingungen, nämlich durch Erhitzen der Aussaat bestimmen. Nimmt man die Abimpfungen ohne vorhergegangenes Erwärmen vor, so setzt sich in der Eegel in den 20 folgenden Zuchten die Methangärung fest. Wird dagegen bei einer der ersten Abimpfungen (am besten schon bei der ersten) die Zucht vorher 15 Minuten lang auf 75*^ erhitzt, so sind hierdurch Bedingungen zur Entwicklung der Wasserstoftgärung geschaffen. Um endgültig die Frage zu entscheiden, inwieweit das Erhitzen 25 der Aussaat als zuverlässiges Mittel gelten kann, um die beiden Gärungen voneinander zu trennen, schlug Omeliaxsski (2) den Weg des Versuches ein, indem er künstlich gemischte Zuchten von Wasserstoff- und von Methangärung der Cellulose durch dieses Verfahren zu trennen sich vorsetzte. Als Ausgangszucht diente dazu ein Kolben, welcher 30 reichlich mit der Mischzucht von beiden Gärungen beimpft worden -war. Von diesem ausgehend, hat Omelianski eine ganze Reihe von Ab- impfungen ohne Erhitzung weitergeführt und auf diese Weise reine Methangärung erhalten. Von jeder Zucht dieser ursprünglichen Reihe wurden w^eitere Abimpfungen aber mit Erhitzung (auf 75" im Laufe 35 von 15 Minuten) vorgenommen, um die Wasserstoffgärung der Cellulose hervorzurufen und auf diese Weise zu bestimmen, bis zu welcher Gene- ration dieser eigentümliche üebergang zu beobachten ist. Dieser Ver- such zeigte, daß die ersten zwei oder drei Ueberimpfungen sich durch dauerhaften Üebergang von der Methangärung zur A^'asserstoifgärung 40 als Folge der Erhitzung des Impfmaterials kennzeichnen. Die folgenden vier bis neun Ueberimpfungen geben bei der Erhitzung der Aussaat schon ein schwankendes Resultat, d. h. man erzielt dabei entweder Methan- oder aber Wasserstoffgärung. Bei den letzten Ueberimpfungen endlich hat die Methangärung festen Fuß gefaßt, und die Eiliitzung 45 des Impfmaterials ist schon nicht mehr imstande, einen Umschlag der Methan- in Wasserstoffgärung zu bewirken. Das Ergebnis dieses Ver- suches stellte außer Zweifel, daß man an dem Erhitzen der Aussaat ein vollkommen zuverlässiges Hilfsmittel hat, um diese beiden Gärungen voneinander zu trennen und auseinanderzuhalten. 50 Man kann dieses eigentümliche Verhalten durch die verschieden lange Dauer der Inkubationszeit der einen und der anderen Gärung er- klären. Impft man mit einem Material, welches 8poren der Mikroben beider Gärungen enthält, sei es Schlamm, Mist oder ein künstliches Ge- — 255 — menge, so entsteht znnäclist die Metliangärnng, deren Inkubationszeit kürzer ist, als die der Wasserstotfgärung. Erhitzen wir nun eine solche einseitig" entwickelte Zucht, so töten wir dadurcli die ausgekeimten oder auskeimenden Sporen des Methanbazillns ab, die noch rulienden Sporen des Wasserstoifbazillus aber werden ungeschädigt und entwicklungs- 5. fähig bleiben. Wenn wir dieses Verfahren, die Abimpfung unter Er- hitzung, der Sicherheit halber mehrmals wiederholen, so müssen wir da- durch die Keime des Methanbazillus vollständig vernichten, und unsere Zuchten werden dann nur die Wasserstoifgärung liefern. Ebenso ist es klar, daß wir. wenn wir das gemischte Material im Stadium der reinen lo- Methangärung abimpfen, in welchem die Sporen des AVasserstoifbazillus sich noch im Ruhezustande befinden, nach einer Reihe von Abimpfungen die Keime des letzteren gänzlich ausschließen werden, und daß das Er- hitzen des Impfmateriales dann nicht mehr jene charakteristische Ver- w^andlung der Methangärung in Wasserstoffgärung bewirken wird. Das- 15 selbe Verfahren des Erhitzens kann man also auch zur Prüfung der Reinheit des Methanbazillus anwenden, w^enn die Frage zu entscheiden ist, ob das Material frei von einer Beimengung von Sporen des Wasser- stoifbazillus ist. Bei der mikroskopischen Untersuchung von Präparaten aus der 20 5.-6. Generation der Wasserstoffgärungszuchten kann man sehr deut- lich beobachten, daß die Papierfasern an ihrer Oberfläche mit einem äußerst dünnen Bazillus dicht besetzt sind. Dessen morphologische Merkmale sind die folgenden. Im Jugendzustande haben die Zellen das Aussehen äußerst dünner, gewöhnlich gerader Stäbchen von 0,5 f-i2b Dicke und 4—8 1^1 Länge. Mit der w^eiteren Entwicklung werden sie länger und erreichen 10 — 15/<, ohne jedoch auch in der Breitenrichtung zuzunehmen. Sie sind niemals miteinander zu Ketten vereinigt. Bis- weilen sind sie leicht gekrümmt, ab und zu sogar unregelmäßig spiralförmig gewunden, besonders in den Zuchten mit chemisch gefällter 30 Cellulose. Später dann erscheint an dem einen Ende des Stäbchens eine kaum w^ahrnehmbare Auftreibung, welche sich allmählich ver- giößert und zuerst eine längliche, später eine runde Gestalt annimmt (Stadium des ,.Trommelschlägels"). In dieser Auftreibung entwickelt sich eine vollkommen runde Spore, welche den ganzen Raum ausfüllt und im 35 reifen Zustande 1,5 /.i im Durchmesser nicht übersteigt. Nach einiger Zeit wird die fertig entwickelte Spore durch Zerfall der Mutterzelle frei. Alte Zuchten, in denen die Zerstörung des Papieres schon w^eit vorgeschritten ist, zeigen fast nur Sporen mit sehr geringer Beimischung von vege- tativen Formen, w^elch letztere sich gewöhnlich im Zustande der Sporen- 40 bildung befinden. Der Bazillus läßt sich recht gut mit den gebräuchlichen Anilin- farben (Gentiana, Fuchsin u. dgl.) färben. Sehr charakteristische Bilder erhält man bei doppelter Färbung der sporenhaltigen Zuchten mit Karbolfuchsin und Meth3ienblau. In keinem einzigen seiner 45 Entwicklungsstadien w^rd dieser Bazillus durch Jod blau gefärbt; mithin fehlt hier das Kennmerkmal des Anujlohader. Auf der Taf. VII sieht man in den Fig. 3, 4, 6 den Bazillus in den am meisten charakteristischen Stufen seiner Entwicklung. Die Fig. 2 zeigt ihn im vegetativen Stadium. Um die Fasern des Papieres herum 50 sind die Stäbchen in großer Anzahl angesammelt. Hie und da wird auch ein Trommelschlägelstäbchen angetroffen. Auf Fig. 4 ist das Trommelschlägelstadium abgebildet. Die Bazillen haften von allen. — 256 — Seiten an einer bereits fast gänzlich zerstörten Faser der Cellulose. Fig. 6 zeigt die Sporen des Bazillus. Wie schon diese Abbildungen dartun, kann eine mikroskopisch reine Zucht des Bazillus durch wiederholte Aussaaten unter streng elektiven 5 Bedingungen leicht erhalten werden, besonders dann, wenn man die Zucht, aus welcher abgeimpft werden soll, durch Erhitzen (bis 90^ durch 20 Min.) von sporenlosen Beimengungen befreit. Ungeachtet dieser fast vollkommenen Reinheit des Impfmaterials, waren aber beinahe alle Ver- suche, eine wirkliche Reinzucht des Cellulosebazillus zu erhalten, er- 10 folglos, weil die Bemühungen, diesen Bazillus auf festem Nährboden (Cellulosescheiben, Kartoffeln, Möhren, Schnittkohl, rote Rüben, Kohl usw.) zur Entwicklung zu bringen, mißlangen. Nur in vereinzelten Fällen hat Omeliakski auf Kartoffelscheiben außerordentlich kleine Kolonien des spezifischen Mikroorganismus in Gestalt von gelben, ziemlich flüssigen, 15 halb durchsichtigen Tröpfchen auffinden können. Jedoch deutete das Aussehen der diesen Kolonien entnommenen Cellulosebazillen auf eine unverkennbare Entartung (Involutionsformen, bakterieller Detritus, Sporenlosigkeit usw.) hin. Ueberimpfungen von diesen Kolonien auf flüssige Nährböden blieben fast durchwegs erfolglos. 20 Die Unmöglichkeit, hier einen vollen Erfolg zu erzielen, behinderte leider die Lösung der Frage, wie sich der die Cellulose zersetzende Bazillus gegenüber den löslichen Kohlenhydraten (Zuckerarten), sowie auch verschiedenen stickstoffhaltigen Substanzen von hohem Nährwerte, wie Pepton, Asparagin, Bouillon usw., verhält, eine Frage, welche vom 25 physiologischen Standpunkte aus von hohem Interesse ist. Zur Veranschaulichung des Verlaufes der Cellulosevergärung mögen die Ergebnisse des von Omelianski ausgeführten (iiiantitativ-aiialytisclien Versuches dienen, in welchem sämtliche Zerfallsprodukte der ange- wandten Cellulosemenge bestimmt wurden. Alle im folgenden ange- 50 führten Befunde beziehen sich auf eine Gärung in unreinen Zuchten, in welchen jedoch der Gehalt an spezifischen Mikroben so groß und die Menge der Verunreinigungen so verschwindend klein war, daß diese Befunde ohne Zweifel zur Charakterisierung der typischen Wasserstoff- gärung der Cellulose dienen können. Ein Kolben von 300 ccm Inhalt 35 wurde mit Mineralsalzlösung, Papier und Kreide befüllt und mit einem Kautschukstopfen verschlossen, durch welchen ein Gasabzugsrohr bis auf den Boden des Gefäßes durchgeführt war; nach erfolgter Impfung wurde der Kolben in einer Quecksilberwanne umgestülpt und bei 35" C aufbewahrt. Zum Versuche waren 3,7099 g Papier mit 6,5 Proz. ^0 Feuchtigkeit oder 3,4743 g trockenes Papier, sowie 5,7698 g reine, etwas durchgeglühte Kreide genommen worden. Der Versuch wurde am 7. Oktober 1895 begonnen und am 28. November 1896 beendet, dauerte also 13 Monate. Diese ganze Zeit hindurch wurde das durch die Gärung ausgeschiedene Gas in Mengen von je 15 — 40 ccm ge- 45 sammelt, welche man jeweils auf das Verhältnis seiner zwei Bestand- teile, nämlich Kohlensäure und Wasserstoff, quantitativ prüfte. Die pro Stunde ausgeschiedene Menge von Gas hatte ungefähr eine Woche nach Versuchsbeginn den Anfangswert von ca. 0,1 ccm, erreichte nach Ablauf von insgesamt 20 Tagen ihren Höchstwert von 0,8 ccm und 50 sank von da an in den darauffolgenden vier Wochen allmählich wieder auf weniger als 0,1 ccm hinab. Der Prozentgehalt an Wasserstoff darin war zu Anfang am höchsten (über 80 Proz.), fiel dann in den nächsten drei Wochen rasch bis zu ca. 4,5 Proz.. um von da an wieder bis zu LäFAB, Handbuch d. Teclin. MyMogie, Bd. III, Kap. 9. Taf. VII. Erklärung der Ablbilduiigen. Linke Hälfte: Rechte Hälfte: Der Erreger der Der Erreger der Methan-Gärung Wasserstoff-Grärung der Celhilose. der Cellulose. Fig. 1. Junge Stäbchen Fig. 2. Junge Stäbchen in vegetativer Entwicklung begriifen. neben einigen sporenbiklenden. Fig. 3. Sporenbildung; .Fig. 4. Sporeubildung : Trommelschlägel-Gestalten. Trommelschlägel-Gestalten. Fig. 5. Reife Sporen. Fig. 6. Eeife Sporen. Vergrößerung 1000. Genauere Beschreibung im Text. LAF.IK, H(in,(cli (1. Techv. Miikoloyie. Bd. TU, Kap. i>. Inf. VII. "^ ä "< .^ V«.'. %J^ * , vsT Omeliaiiski pbot. t'rayondnick von J 15. Obernotter, München. Verlag i-oii Gustav Fischer in Jena. — 257 ~ ca. 32 Proz. aufzusteigen, sank dann wieder zurück und betrug zu Ende ■ca. 20 Proz. Insgesamt wurden 810 ccm Gasgemisch erhalten, bestehend aus 154,3 ccm (= 0,0138 g) Wasserstoff und 695,2 ccm (= 1,3034 g) Kolilensäure. In der Flüssigkeit waren 0,3688 g Kohlensäure gelöst. Demnach waren an Kohlensäure im ganzen 1,6722 g ausgeschieden 5 ■worden. Von letzterer sind, nach Abzug der ermittelten Menge der aus dem Kalke durch die entstandenen organischen Säuren abge- spaltenen Kohlensäure. 0,9722 g in die Gleichung der Cellulosegärung einzuführen. Die Zusammensetzung der entstandenen flüchtigen organi- schen Säuren, nach dem Verfahren von Düclaux ermittelt, wird durch 10 das Verhältnis von 1 Molekül Buttersäure zu 1,7 Molekülen Essigsäure ausgedrückt, nebst einer kleinen Beimengung einer höheren Fettsäure, wahrscheinlich Valeriansäure. Das Gesamtgewicht dieser Säuren wurde auf Grund der Gesamtacidität zu 2.2402 g berechnet. Der am Grunde der Flüssigkeit verbliebene Absatz, welcher aus Papierflocken undis Bakteriensporen bestand, zeigte nach dem Waschen mit Salzsäure ein Trockengewicht von 0,1272 g. Die Bilanz der Wasserstoffgäruiig der Cellulose stellt sich auf Grund dieser Befunde nun wie folgt: Gärmaterial : Cellulose. Gärprodukte : 20 Zum Versuch verwendet 3,4743 g Fettsäuren 2,2402 g Unzersetzt geblieben 0,1272 „ Kohlensäure 0,9722 „ Durch d. Gärung verschwunden ^47 r~g Wasserstoff Q>Q138 „ Zusammen 3,2262 g Zieht man in Betracht, daß manche Gärprodukte (wie Valerian-25 säure, höherer Alkohol, riechende Substanzen, gelöster Wasserstoff) über- haupt nicht bestimmt und in Rechnung gezogen wurden, so wird man den ausgewiesenen Verlust von 0,1209 g wohl als zulässigen Analysen- fehler gelten lassen dürfen. § 74. Die Methangäruug der Cellulose. 30 Wie bereits im vorhergehenden Paragraphen bemerkt worden ist, muß man zur Erzielung einer Methangärung der Cellulose wie folgt ver- fahren : Ein Kolben, welcher Filtrierpapier, Kreide und eine Nährlösung, am besten eine mineralische (s. S. 252) enthält, wird mit Flußschlamm oder mit frischem Pferdemist beimpft. Die Zucht wird unter anaeroben 35 Bedingungen bei 35— 37''C. gehalten. Die Methangärung kommt ziemlich leicht zustande und hält sich eine Reihe von Generationen hindurch. Den obigen Angaben gemäß ist eine Erwärmung der ersten Abimpfungen zu vermeiden. Die genannten Bedingungen erwiesen sich als genügend elektiv, und der spezifische Bazillus kommt leicht zur Vorherrschaft, 40 besonders dann, wenn man für die Zuchten mineralische Nährlösung ver- wendet. Betrachtet man die aus dem ersten Kolben angefertigten Präparate, so kann man sofort bemerken, daß die Fasern des Papieres mit sehr feinen Bazillen besät sind, welche an ihrem Ende eine runde Spore ent-45 wickeln und in betreff ihrer morphologischen Merkmale im allge- meinen dem oben beschriebenen Bazillus der Wasserstoffgärung der Cellu- lose ungemein ähnlich sind. Dieser Bazillus ist jedoch noch dünner und zarter konturiert als der oben beschriebene. Mit den weiteren Ab- LAFAR, Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. III. 1'' — 258 — impfungen wird die Zucht noch merklich reiner, die Erhitzung tötet alle sporenlosen, fremden Arten, und schließlich werden Zuchten erhalten, welche man als mikroskopisch rein bezeichnen könnte. Der Bazillus der Methang-ärung der Cellulose hat die Neigung-, leicht ge- 5 krümmte Stäbchen zu bilden und findet sich in jungen Entwicklungs- zuständen fast niemals zu Ketten verbunden vor. Mit der weiteren Entwicklung nimmt der Bazillus die typische Wuchsgestalt des Trommel- schlägels an und bildet schließlich Sporen. Die Abmessungen der letzteren sind merklich geringer als derjenigen des Bazillus der Wasser- 10 stoifgärung. Dort war die Größe der Sporen 1,5 f.i, hier dagegen be- trägt sie nur 1 i-i. Abbildungen geben die Fig. 1, 3, 5 der Tafel VII. In Fig. 1 sehen wir die vegetativen Zellen des Bazillus in vollkommener Eeinheit: Dünne, zarte Stäbchen, etwa 5 (.i lang und ca. 0,4 i-i breit, meistenteils sichelförmig gekrümmt. Einige lassen am Ende eine kaum 15 bemerkbare Verdickung erkennen; es sind dies die ersten Anfänge der Sporenbildung. In Fig. 3 ist der Methanbazillus im Zustande der Vor- herrschaft der Trommelschlägelgestalt in allen Stufen ihrer Entwicklung abgebildet. Zuerst bemerkt man an dem einen Pol eine kaum sichtbare Schwellung auftreten, welche sich gut färben läßt. Allmählich wird 20 diese breiter, indem sie gleichzeitig an Färbefähigkeit einbüßt. Mit zunehmender Reife der Spore stirbt das mit ihr verbundene Stäbchen, die Mutterzelle, nach und nach ab. In keinem einzigen Augenblick der Sporenbildung liefert dieser Mikroorganismus mit Jod eine Blau- färbung, mithin fehlt hier, ebenso wie auch beim Wasserstoffbazillus, 25 das charakteristische Merkmal des Anußohader. Die Papierfaser ist auf diesem Präparate mit Mikrobenleibern sozusagen vollgestopft. Fig. 5 bringt eine Abbildung der Sporen des Methanmikroben. Die Abmes- sungen der vSporen und der vegetativen Zellen sind beim Methanbaziilus, wie man bemerken kann, etwas kleiner als beim Wasserstoffbazillus. 30 Allerdings sind diese morphologischen Unterschiede äußerst geringfügig. Morphologisch lassen sich diese beiden Mikroben gleichsam zu einer einzigen Art vereinigen, physiologisch aber unterscheiden sie sich von- einander; denn unter ganz gleichen Lebensbediugungen bringt der eine Methan, der andere Wasserstoff" hervor. 35 Die große Aehnlichkeit dieser zwei Mikroben könnte auf den Ge- danken bringen, daß beide einer einzigen Art angehörten und daß die Fähigkeit, das eine oder das andere Gas auszuscheiden, von äußeren Umständen abhinge. Man könnte annehmen, daß dieser Bazillus normaler- weise Methan entwickelt und nur unter dem Einflüsse der Erhitzung, 40 jenes sozusagen klassischen Verfahrens zur Abschwächung der Lebens- tätigkeit, und vielleicht auch unter dem Einflüsse noch anderer, bisher noch nicht geprüfter Bedingungen diese Fähigkeit einbüßt, und nun, in- dem er sich langsam und schwach entwickelt, weiterhin Wasserstoff bildet. Das Eintreten einer so dauerhaften Veränderung des Prozesses 45 unter Einfluß der Erhitzung wäre selbstverständlich eine höchst interessante Tatsache, jedoch müssen die oben beschriebenen Versuche, welche zu diesem Verfahren geführt haben, eine derartige Schluß- folgerung vollkommen widerlegen. Wir sehen ja gerade, daß dieses Verfahren zur I'rennung der (^ärungen einen Umschlag der Methan- ,5ogärung in Wasserstoffgärung nur in den ersten Ueberimpfungen bewirkt, in denen die Zucht der Methangärung noch nicht rein ist, während seine Anwendung bei den weiteren Ueberimpfungen ganz erfolglos ist. Dem- nach haben wir hier zwei spezifisch verschiedene Prozesse, und der — 259 — Umstand, daß man die beiden Erreger unter dem Mikroskop voneinander unterscheiden kann, löst die Frage endgültig- in dem Sinne, daß es zwei verschiedene Mikroben der Cellulosegärung gibt, den Mikroben der Wasser- stotfgärung und den der Methangärung. Die Versuche, Zuchten des Methanbazillus auf festem Nährboden r> zu erzielen, waren auch hier, wie beim Wasserstoifbazillus, nicht von Erfolg gekrönt. Die quautit.ativ-analytische Erforschung der Methaiigärung der Cellulose, welche Omelianski mit einer mikroskopisch reinen Zucht des Methanbazillus vorgenommen hat^ führte zu nachfolgenden Ergebnissen: lo Der Versuch wurde am 11. Dezember 1900 begonnen und am 26. April 1901 beendet, dauerte also 47-2 Monate. In einen langhalsigen Kolben von ca. 500 ccm Inhalt wurden 2,1884 g lufttrockenes schwedi- sches Papier (Munktel Nr. 1) gebracht, was nach Abzug der Feuchtig- keit und der Asche 2,0685 g reiner Cellulose entspricht. Nach Zusatz 15. von 4,9482 g Kreide wurde der Kolben ganz mit mineralischer Nähr- lösung, die 0,1 Proz. Ammoniumphospliat enthielt, befüllt. Beimpft wurde mit einem 0,0130 g schweren Stückchen Papier aus einer durch elektive Züchtung gereinigten Zucht, und zwar derselben, aus welcher das Präparat für die Fig. 1 der Tafel VII angefertigt worden ist. Es befanden 2» sich somit im Kolben zu Versuchsbeginn 2,0685-]- 0,0130 g Cellulose. Der Kolben wurde mit einem Kautschukstopfen verschlossen, welcher ein in Quecksilber tauchendes Gasableitungsrohr hindurchließ. Der Hals des Kolbens wies an seinem oberen Ende eine napfförmige Erweiterung auf, welche gestattete, den Stopfen mit Quecksilber zu bedecken. Die 2» Gärung begann am 9. Januar 1901, also ungefähr erst einen Monat nach der Beimpfung. Während der ganzen Dauer der Gärung wurde das entweichende Gas in Mengen von 15 — 35 ccm gesammelt und analy- siert. Die Menge des pro Stunde entbundenen Gases betrug nach Ab- lauf von vier Wochen nach der Beimpfung ca. 0,1 ccm, stieg darauf in so den nächsten Tagen rasch an, eiTeichte schon binnen vier Tagen den Höchstwert von ca. 1,1 ccm, um von da an bis zur Beendigung des Versuches (am 26. April) ziemlich rasch auf ca. 0,01 ccm zu faUen. Es war stets ein Gemisch von Kohlensäure und Methan. Letzteres war am reichlichsten, mit ca. 75 Proz., am Anfange vertreten und verringerte 35 sich ziemlich rasch, um dann bei einem Gehalte von ca. 30 Proz. sich ziemlich unverändert bis zum Schlüsse zu behaupten. Die Gesamtmenge des entbundenen Gases betrug 552,2 ccm, von denen 190,8 ccm (== 0,1372 g) auf Methan und 361,4 ccm (= 0,7146 g) auf Kohlensäure entfielen. Wenn wir zu dieser Menge noch 0,5115 g der gelösten Kohlensäure 40 hinzuzählen und die aus der Kreide stammenden 0,3583 g dieses Gases abziehen, so finden wir, daß bei der Zersetzung der Cellulose selbst 0,8678 g Kohlensäure gebildet worden sind. Der am Schlüsse des Ver- suches am Gi'unde der Flüssigkeit vorhandene Absatz enthielt, nebst unzersetzter Kreide, übrig gebliebenes Papier, dessen Trockengewicht zu« 0,075 g bestimmt wurde. Die Mengen der in der vergorenen Flüssig- keit vorhandenen flüchtigen organischen Säuren, und zwar hauptsächlich Essigsäure und daneben nur noch Buttersäure, standen im Verhältnisse von 9 Mol. Essigsäure zu 1 Mol. Buttersäure. Deren Gesamtmenge wurde zu 1,0223 g berechnet. &o Die Bilanz der Blethangäruug der Cellulose in diesem Versuche stellte sich also wie folgt: 17* — 260 — Gärmaterial : Cellulose. Gärprodukte : Zum Versuch verwendet 2,0815 g Fettsäuren 1,0223 g Unzersetzt geblieben 0,0750 ,, Kohlensäure 0,8678 ,, Durch d. Gärung verschwunden 2,0065 g Methan 0,1:^72 ,, ö Zusammen 2,0273 g Der sich daraus ergebende Ueberschuß von 0,0208 liegt innerhalb der Grenzen der Versuchsfehler. Aus den angeführten Zahlen ersehen wir, daß ca. 50 Proz. aller Gärungsprodukte der Cellulose gasförmige Produkte, Methan und Kolilen- 10 säure sind, die übrigen 50 Proz. aber auf Essigsäure und Buttersäure entfallen. Die erhaltenen Befunde unterscheiden sich wesentlich von den An- gaben Hoppe-Seyler's, der als Gärprodukte nur zwei Gase, das Sumpf- gas und die Kohlensäure, angeführt hat (s. S. 249). Dieser Widerspruch 15 erklärt sich bei näherer Betrachtung sehr leicht. Da Hoppe -Seyler seinen Kolben mit einer großen Menge Kloakenschlamm beimpft hat, so ist dadurch sicherlich eine überaus reiche Flora von niederen Organismen hineingelangt. Unter diesen befanden sich wahrscheinlich auch die beschriebenen typischen Erreger der Methangärung der 20 Cellulose. Die dank deren Tätigkeit sich bildenden flüchtigen Säuren, hauptsächlich Essigsäure, gingen eine neue Gärung mit Entwicklung von Sumpfgas sowie Kohlensäure (Methangärung der Essigsäure) ein. Auf diese Weise konnte man leicht zu dem Ergebnis gelangen, die Gärung der Cellulose liefere bloß zwei Gase, nämlich Sumpfgas und 25 Kohlensäure. Ein anderer Punkt, dessen Klarstellung sehr wichtig ist, wenn man eine natürliche Erscheinung und zumal eine solche künstlich in Gang setzt, die, wie die Zerstörung der Cellulose, in der Natur in so großem Maßstabe sich abspielt, besteht in der Beantwortung der Frage, wie weit 30 der Versuch im Laboratorium der Größe und Intensität des natürlichen Vorganges entspricht. Der erste Eindruck ist ein derartiger, als gehöre nicht nur die AVasserstofifgärung sondern auch die verhältnismäßig leb- haftere Methangärung der Cellulose zu denjenigen Prozessen, welche äußerst langsam und schwer von statten gehen; die Erfolge derselben 35 — einige Gramm zersetzter Cellulose nach Ablauf von Monaten — sind sehr wenig imponierend. Der Gegensatz zwischen den Versuchen im Laboratorium und der Größe der Vorgänge in der Natur ist hier allzu auffallend, und es erstehen so unwillkürlich Zweifel, ob wir wohl be- rechtigt seien, die Beteiligung der oben beschriebenen Mikroben an den 40 Naturvorgängen für einigermaßen bedeutend zu halten. Es ist leider unmöglich, ein sicheres Kennzeichen zum Vergleiche der angeführten Versuche mit dem natürlichen Vorgange der Cellulose- zerstörung ausfindig zu machen, da keine quantitativen Beobachtungen über die Zersetzung der Cellulose in der Natur vorliegen. Li der Lite- 45ratur der Frage kann man nur Untersuchungen über die Zersetzung des Stallmistes finden, einer Unterlage, in welcher bekanntlich eine überaus energische j\[ethangärung sich abspielt. Ein Vergleich mit den Versuchen Gayok's (1), welcher aus 1 cbm Stallmist im Laufe von 24 Stunden bis zu 100 1 Sumpfgas gesammelt hat, ist nicht zulässig, 50 da das Gewicht des Stoffes nicht bekannt ist. Genauere Angaben finden wir in den Untersuchungen Schloesing's (1). In einem Versuche wurden aus 117 g frischen Stallmistes, denen 25 g Trockensubstanz ent- — 261 — sprachen, in 2 Monaten 9 1 Gas, darunter 4,5 1 Methan, ausgeschieden, was pro 1 g Trockensubstanz und Stunde 0,12 ccra Methan ausmacht. Besonders energisch war die Gasbildung am sechsten Tage, an welchem sie auf 1 kg frischen Stallmistes oder 235 g Trockensubstanz 1400 ccm erreichte; es entw^ickelten sich also pro 1 g Trockensubstanz und Stunde 5 zusammen 0,25 ccm Methan und Kohlensäure. Ein unmittelbarer Ver- gleich dieser Zahlen mit den Angaben von Omeliakski wäre kaum statt- haft, da es eine Uebertreibung wäre, wollte man die ganze Trocken- substanz des Mistes für Cellulose ansehen; doch besteht der Stallmist immerhin zum größten Teile aus Cellulose, und da große Sumpfgasmengen lo entschieden eine intensive Gäi"ung dieser Cellulose anzeigen, so mag es doch einigermaßen statthaft erscheinen, die Ziffern Omeliakski's mit denen von Schloesing zu vergleichen. In Omelianski's quantitativem Versuche über die Methangärung der Cellulose schwankte die Menge des ausgeschiedenen Sumpfgases, welche man als Maß für die Heftig- 15 keit der Gärung ansehen kann, im Laufe eines Monates innerhalb der Grenzwerte 0,05 und 0,22 ccm pro Stunde, auf 1 g trockene Cellulose berechnet; sie ging mithin im Mittel mit derselbeu Schnelligkeit von statten wie im Versuche Schloesikg's. Vergleichen wir nur die Perioden des Höhepunktes, so sehen wir. daß die Gesamtausscheidung des Gases 20 bei Schloesing sich nur einen Tag lang auf 0.25 ccm pro Stunde hielt, in Omelianski's Versuch aber 10 Tage lang gegen 0,5 ccm betrug, also doppelt so groß war, und erst am 24. Gärungstage bis auf 0,23 ccm Gas pro Stunde hinabsank. Mit der Methangärung verglichen, ist die Kräftigkeit der AVasser-25 Stoffgärung der Cellulose bedeutend geringer. Im Laufe der ersten drei Wochen der Gärung schwankte die Wasserstoffmenge, welche von 1 g Papier stündlich ausgeschieden wurde, zwischen den Werten 0,014 und. 0,058 ccm, d. h. die Wasserstoffentwicklung ging im Mittel 2 — 10 mal langsamer vor sich als die Methangärung. 30 Wir sehen, wie schnell bei genauerem Vergleichen die imponierende Größe der natürlichen oder quasi-natürlichen Prozesse vor unseren Augen schwindet und die Schwäche und Langsamkeit der im Laboratorium bewerkstelligten Gärungen sich nur als eine scheinbare erweist. Es bot weiter ein besonderes Interesse die Frage über die Einwirkung ss der oben beschriebenen Mikroben auf solche Cellulose zu prüfen, welche sich innerhalb der Pflanze, sozusagen in ihren natürlichen Lageverhält- nissen, befindet und gegen die Einwirkung der Mikroben durch die um- gebenden histologischen Elemente geschützt ist. Es mußte festgestellt werden, inwieweit der Prozeß der Cellulosezersetzung unter derartigen 40 Bedingungen, welche sich den bei der natürlichen Zerstörung des Pflanzenskelettes zu beobachtenden einigermaßen nähern, erfolgreich von statten gehen kann. Versuche darüber hat Omelianski (3) mit Leinstengeln angestellt, in denen, wie überhaupt bei allen Textilpflanzen, die Cellulose auf be-45 stimmte Gewebsschichten beschränkt und infolgedessen vergleichend- histologischen Untersuchungen viel zugänglicher ist. Aus Leinstengeln wurden Bündelchen von verschiedener Größe, je nach dem Fassungs- vermögen der zu verwendenden Gärungsgefäße, bereitet und mit dünnem Platindraht zusammengehalten. Auf den Boden der Gefäße wurde eine 50 geringe Menge Kreide bzw. Marmor geschüttet, hierauf mit der oben angeführten Salzlösung (s. S. 252) oder mit Flußwasser befüllt und sterili- siert und dann mit dem Methanbazillus beimpft. Es ergab sich nun — 262 — aus diesen Versuchen, daß bei einer Länge der Leinstengelstücke von 7 cm sämtliche Cellulose der Leinfasern zerstört wird, so daß die gut getrockneten ausgegorenen Stengel beim Reiben zwischen den Fingern leicht in Spreu zerfielen. Die mikroskopisclie Untersuchung von 5 Schnitten zeigte, daß von den Bastfaserbimdeln und den sie umgebenden / u a Vv '"'■ ^^"^^^^sstJÄJ Fig. 38. Querschnitt durch einen Flachsstengel in na- türlichem Zustande; läßt deutlich an seinem umfange die in einem fast ganz geschlossenen Ringe stehenden Bündel von Bastfasern erkennen. — Vergr. 50. Nach Omelianski. Fig. 39. Querschnitt durch einen Flachsstengel, welcher der Einwirkung von Cellulosehak- terien ausgesetzt war und dadurch seine Bastfasern vollständig ein- gebüßt hat. — Vergr. 5Ö. Nach Omelianski. Elementen keine Spur mehr übrig geblieben war, so daß die Epidermis des Leinstengels unmittelbar den Kern umhüllte, was aus den oben- stehenden Fig. ö'S und SO sehr deutlich zu ersehen ist. Bei Leinbündeln von je öO cm Länge erreichte aber die Cellulosegärung, trotz der langen 10 Dauer des Versuchs, dennoch nicht ihr Ende. Jedenfalls kann man aus diesen Versuchen den Schluß ziehen, daß auch in Geweben die C-ellulose leicht der Bakterieneinwirkung zugänglich ist. § 75. Die Zersetzung der Cellulose durch denitrifiziereude Bakterien, aerobe Bakterien und Schimmelpilze. Die Cellulase. 15 Der oben beschriebene Vorgang der anaeroben Cellulosevergärung umfaßt augenscheinlich bei weitem noch nicht alle möglichen Bedingungen, unter denen diese Zersetzung sich abzuspielen vermag. In der Natur kann die Cellulose auch durch andere Mikroben unter anderen Be- dingungen abgebaut werden. Leider sind diese verschiedenen Vorgänge 20 verhältnismäßig sehr wenig studiert worden, insbesondere vom bakterio- logischen Standpunkte aus, weshalb sie hier nur ganz kurz erwähnt werden sollen. Schon im Jahre 1875 beobachtete Meusel, daß bei Anwesenheit von Cellulose die denitriflzierenden Bakterien Nitrate zu Nitriten reduzieren. I — 263 — Neuerdiiig-s hat van Iterson (1) diircli Versuche mit schwedischem Papier, Leinfasern, Baumwolle und Papierpülpe diesen Befund bestätigt und ein- gehender verfolgt. Er fügte eines der Cellulosepräparate in einer Menge von 2 Proz. einer Flüssigkeit von nachfolgend angegebener Zusammensetzung zu: Leitungswasser 100 ccm, KNO3 0,25 g und K.,HP04 0)05 ?• l^er Kolben 5 wurde bis oben aufgefüllt, mit einer geringen Menge Kanalschlamm beimpft und dann unter auaeroben Bedingungen bei '6b^ gehalten. Ungefähr nach «iner Woche trat Gärung ein, welche Cellulosezersetzung, Entwicklung von Nitriten und Ausscheidung von Stickstoff und Kohlensäure zur Folge hatte. Nach 12 Tagen nahm die Heftigkeit der Gärung zu, so daß die 10 Papierfetzen durch den Gasstrom emporgetrieben wurden. Bei Er- neuerung des Nährmaterials wurde die Denitrifikation und die sie begleitende Cellulosezersetzung bedeutend verstärkt. Die sichtbaren Veränderungen, welche die Cellulose hierbei erleidet, unterscheiden sich gar nicht von jenen, welche man bei der anaeroben Cellulosezersetzung 15 beobachtet. Li den Zuchten fanden sich, nebst sporenlosen Bazillen, Lifusorien, Amöben, Monaden und Vibrionen, jedoch war keiner der Versuche, irgend eine Art, welche als für diesen Prozeß spezifische anzusehen wäre, rein zu züchten, von Erfolg gekrönt. Laut Angaben von VAN Iterson verschwand die Cellulose in seinen Versuchen fast 20 ebenso rasch wie bei der anaeroben Cellulosezersetzung in den Versuchen Omelianskis. Cellulose kann auch bei völligem Luftzutritt durch allgemein ver- breitete, nicht sporenbildende, aerobe Bakterien zersetzt werden, worunter eine braune Pigmentbakterie, Bacillus ferruginetis van Iterson, am 25 häufigsten ist. Besonders in Sj^mbiose mit einem gelben Mikrokokkus, der selber wirkungslos ist, wirkt jener sehr kräftig abbauend. Nach Angaben van Iterson's wird diese Zersetzung am besten wahrgenommen, w'enn man nachfolgend angegebenen Nährboden anwendet: Leitungswasser 100 g, Papier 2 g, NH.Cl 0,1 g. K^HPO^ 0,05 g. Kreide 2 g. Man 30 züchtet bei 28—35" in Erlenmeyerkolben in einer Schicht von etwa 0,5 — 1 cm Höhe, also unter ausgeprägt aeroben Bedingungen. Der Befund, daß Schimmelpilze auf Cellulose zersetzend einwirken können, wurde zuerst im Jahre 1886 durch de Bary (1) für Peziza liberfiana erhoben und dann in betreff andei'er Schimmelpilze von Kiss-35 LiNG (1), Marshall Ward (1), Behrens (1) u. a. bestätigt, van Iterson schlägt folgendes Verfahren vor, durch welches man die celluloselösenden Schimmelpilze mit großer Sicherheit aus der Natur abscheiden kann. Zu dem Zwecke werden in eine Glasschale zwei sterile Scheiben schwedischen Filtrierpapiers gebracht und mit nachfolgend angegebener 40 Flüssigkeit angefeuchtet: Leitungswasser 100 g, NH4NO3 0,05 g, KH^PO^ 0,05 g. Als Impfmaterial kann man Erde oder Humus gebrauchen; die besten Erfolge werden aber erzielt, wenn man die Schale ungefähr 12 Stunden offen an der Luft stehen läßt. Man hält bei 24*^ C und sorgt dafür, daß das Papier feucht bleibt. Nach 2 — 3 Wochen bedeckt sich 45 die Papierscheibe mit einer reichen Schimmelpilzflora, wonach die einzelnen Pilze auf 3Ialzgelatine reingezüchtet werden. Um die Zersetzung der Cellulose durch diese Schimmelpilze zu studieren, wurden ihre Rein- zuchten auf Filtrierpapier übergeimpft, welches nach dem Sterilisieren mit obengenannter Lösung getränkt worden war, und zwar so, daß man 50 die Sporen mit dem Platindraht in das Papier brachte. Auf diese Weise konnte man von mehreren Arten prachtvolle Zuchten gewinnen. Die Wucherung der Schimmelpilze auf den Papierscheiben geht mit deren — 264 — Zersetzung Hand in Hand, wobei die Heftigkeit ihres Verlaufes von der Art der Pilze abhängt. So zerstören 3hjcogone puccinioides, Botrytis vulgaris u. a. die Cellulose sehr kräftig, Cladosporium herbarum, Chaetomiiim liunsemmm u. a. schon schwächer, Aspergillus niger noch schwächer. 5 Einige Schimmelpilze schließlich, so Mucor mucedo und Rhizopus nigricans, wirken gar nicht auf die Cellulose ein. Wir sehen also, daß die Eigenschaft der niedrigen Kleinlebewesen,, die Cellulose anzugreifen und sie zu löslichen und gasförmigen Spalt- produkten allmählich abzubauen, eine sehr weit verbreitete ist. Vor 10 allem ist nun die Frage aufzuwerfen, welches der Charakter dieser Ein- wirkung der Mikroorganismen auf die Cellulose ist? Leider können wir hier vor der Hand nur Vermutungen äußern. Da die Cellulose in Wasser ganz unlöslich ist, kann man annehmen, daß die Erreger ihrer Vergärung ein Enzym ausscheiden, welches dieses 15 Kohlenhydrat möglicherweise zuerst in eine lösliche Verbindung über- führt (Hydratation ?). Die äußeren Merkmale des Prozesses der anaeroben Zersetzung der Cellulose deuten aber darauf hin, daß ein solches Enzym sich nicht in der Flüssigkeit anhäuft; denn die Zerstörung der Cellulose- massen findet nur unter dem Einflüsse unmittelbarer Berührung mit den 20 Zellen des Cellulosevergärers statt. Infolgedessen haben die Versuche, ein celluloselösendes Enzym, Cellulase, aus den Zuchten abzuscheiden,, bis jetzt keinen Erfolg gehabt. Es gibt nur wenige, zweifelhafte An- zeichen dafür, z. B. die von van Senus (1) gemachten Beobachtungen. Diesem ist es gelungen, aus Wasser, in welchem zwei faulende Rüben 25 zerrieben worden waren, vermittelst Alkohol eine Substanz auszufällen, welche in alkalischer Lösung unter Chloroformzusatz bei 37"^ nach mehr- tägiger Einwirkung die Cellulose in Bohnenschnitten teils auflöste, teils deutlich anfraß. Etwas bestimmter sind unsere Kenntnisse über die phj^siologischen soCellulasen aus höheren Pflanzen. Sachs hat gezeigt, daß bei der Keimung der Dattel der harte Zellstotf, der in Form von verdickten Zellwänden die Hauptmasse des Dattelkerns darstellt, allmählich aufgelöst und dann von dem Keimling aufgesogen wird. Ebenso haben Brown und Morris aus dem Malzextrakt durch Fällen mit Alkohol und Austrocknen im 35 Vacuum eine Cellulase abgeschieden, welche fähig war, einige Cellulose- arten, z. B. die Hüllen der Stärkekörner, aufzulösen. Von den tierischen Verdauungssäften können wir bis jetzt keinem die Fähigkeit, Cellulose anzugreifen, mit Sicherheit zuschreiben. § 76. Das Schicksal der Cellulose des Futters im Terdauungskaual 40 der Pflanzenfresser. — Ausblicke. Die von Emil Wolpf eine Zeitlang vertretene Ansicht, daß die in der Nahrung eingenommene Pflanzenfaser das Verdauungsrohr unver- ändert wieder verlasse, ist hinsichtlich der AViederkäuer schon im Jahre 1854 durch Haubner (1) dadurch widerlegt worden, daß er zeigte, 45 daß sogar Sägespäne und Papierbrei, wenn man sie dem Futter bei- gemischt hatte, nur zu einem Teile (weniger als die Hälfte) wieder im Kote ausgeschieden werden. Diese Tatsache ist durch eingehende Unter- suchungen von Henneberg und Stohmann (1) wie auch durch viele Ausnützungsversuche der landwirtschaftlichen Versuchsstationen ergänzt 50 und bestätigt worden. Am höchsten wurde der Unterschied zwischen — 265 — Einnahme und Ausgabe an Cellulose (d. i. „Rohfaser") bei den Wieder- käuern (bis zu 75 Proz.) gefunden, bei Pferden nur bis zu 50 Proz., noch geringer beim Menschen und beim Schweine. Nach Angaben von Kkieriem (1) verdaut der Mensch von der Celhilose zarter Blätter des Salates 25.3 Proz., von der schon ziemlich verhärteten Rohfaser der s Scorzonera hispauica dagegen nur 4,4 Proz. Nach Weiske (1) ist das Verdauungsprozent der Holzfaser der aus Möhren, Kohl und Sellerie bestehenden Nahrung viel höher und erreicht ungefähr 50 Proz. (47,3 bis 62,7 Proz.). Bei Fleischfressern (Hunden) hingegen konnte ein Unter- schied zwischen Einnahme und Ausgabe an Cellulose nicht aufgefunden lo werden. Man kann annehmen, daß die Cellulose der Zellwand der Verdauung um so mehr zugänglich ist, je weniger sie verändert ist, d. h. je weniger die Zellwand eine Verholzung, Verkorkung oder Cuticularisierung erfahren hat. Aber auch die echte Cellulose muß, um zur Aufnahme in die 15 Körpersäfte tauglich zu werden, vorher, ebenso wie Eiweiß und Stärke, in Lösung gebracht werden. Die Hauptrolle in diesem Auflösungsvor- gange kommt ohne Zweifel den Bakterien zu, unter deren Einwirkung die Cellulose im Darmkanale zu gasförmigen und löslichen Spaltprodukten abgebaut wird. Zur Leistung dieser Arbeit ist der Verdauungskanal 2» der Wiederkäuer viel besser als derjenige der Fleischfresser geeignet. Dank dessen ungeheuren Länge kann sich der Speisenbrei in ihm viel länger aufhalten und können Zersetzungsvorgänge, insbesondere ein so langsam verlaufender, wie die Cellulosegäruhg es ist, stärker sich geltend machen. Auf die kräftigen Gärungsvorgänge im Verdauuugskanale der 2s Wiederkäuer weisen mit Sicherheit die beträchtlichen Mengen von Darm- gasen bei ihnen und der reichliche Gehalt des Harnes an jenen aromatischen Substanzen hin, die man mit Recht als durch Fäulnisvorgänge im Darm- kanale entstanden ansieht. Der hauptsächliche Ort der Zersetzung der Cellulose im Verdauungs- 3» kanal der Pflanzenfresser ist der Pansen und der Blinddarm des Rindes und der Dickdarm des Pferdes. Im Labmagen der Wiederkäuer wird die Cellulose nicht verdaut (P. Holdefleiss [1]). Um nähere Einsicht in die Gärungsvorgänge in den verschiedenen Abteilungen des Ver- dauungskanales der Pflanzenfresser bei Heufütterung zu erhalten, hat 35 Tappeiner (1) die Zusammensetzung der Darnigase in ihnen einer genaueren Untersuchung unterworfen. Das Auffangen der Gase ge- schah unmittelbar nach dem Tode des Tieres; ferner wurden jedesmal Proben des Inhalts der einzelnen Darmabschnitte weiterer Gärung überlassen und die Zusammensetzung der sich dabei entwickelnden Gase, 4» sowie auch die Säurebildung bestimmt. Aus diesen Versuchen hat Tappeinee den Schluß gezogen, daß im Verdauungskanale der Pflanzen- fresser zwei Arten von Sumpfgasgärung stattfinden, die eine mit Bildung von Säuren (in dem Pansen des Rindes und in dem Dickdarme des Pferdes), die andere ohne solche (im Blinddarme des Rindes). Da nun 45 die Metlianbildung wahrscheinlich der Vergärung der Cellulose zuge- schrieben werden muß, so könnte man annehmen, daß diese Abschnitte des Darmkanals gerade die Orte sind, an denen die Cellulosegärung kräftig von statten geht. Dieser Schluß kann aber nur mit Vorbehalt angenommen werden, weil es auch andere Stoffe, wie Eiweiß, Essig- 5» säure u. a. gibt, welche als Material für die Methangärung dienen können. Um die Bedeutung der Cellulose als Nährstoff zu beurteilen, müssen wir den Energiegewinn bei deren Zersetzung durch Bakterien, — 266 — wie auch den Nährwert der gesamten Gärprodiikte bestimmen. Was die Bedeutung- der Cellulosegärung als eines spannkraftliefernden Vor- ganges betrifft, so erreicht die Wärmeentwicklung bei der Gärung von 100 g Cellulose nach Angaben von Hennebekg und Stühmann ungefähr 5 44, 376 Kai., nach Augaben von Berthelot aber nur 41,0 Kai., ist also etwas höher als die Wärmeentwicklung bei der Alkoholgärung (37 Kai.). Von den Produkten der Cellulosegärung scheiden die gasförmigen (Methan und Wasserstoff) als solche direkt aus dem Darmkanale aus und müssen also als für die Tiere ganz wertlos angesehen werden. 10 Tappeiner meint, daß auch ein beträchtlicher Teil der flüchtigen Säuren mit dem Harn und dem Kote ausgeschieden werde. Nach Versuchen von WiLsiNG (1) und Mallevre (1) aber werden die flüchtigen Säuren im tierischen Organismus zum größten Teil aufgesogen und abgebaut. Wie dem auch sei, jedenfalls müssen wir annehmen, daß der Verdauungs- lökoeffizient der Cellulose, als eines Kohlenhydrates, nach der Gärung eine starke Herabsetzung sich hat gefallen lassen müssen und ihr Wert als Nährstott' beträchtlich unter demjenigen ihres Vorrats an Spannkraft steht, also auch unter dem der anderen Kohlenhydrate. Die Cellulosegärung wirkt mittelbar noch insofern günstig, als durch 20 die Auflösung der Zellhäute der Zellinhalt der pflanzlichen Nahrung bloßgelegt und so den Verdauungssäften leichter zugänglich wird. Dieser Umstand hat besonders für die Wiederkäuer und die Vögel eine große Wichtigkeit, da bei ihnen die Cellulosezersetzung schon im Vormagen, bzw. im Kröpfe, d. h. am Anfange des Verdauungskanals, vor sich geht. 25 Diese Erwägungen geben Anhaltspunkte zur Beurteilung der rationellen Ernährung der beiden Kategorien unserer Nutztiere. Das Pferd ist wenig geeignet, Nahrungsmittel zu verwerten, welche die Hauptmasse ihrer Nährstoffe in zähen, durch das Kauen nicht zu zersprengenden Cellulosehüllen eingeschlossen enthalten, für den Wiederkäuer ist da- 30 gegen eine derartige Nahrung die naturgemäße (Zuntz [2]). — Aus allem Vorhergehenden ersehen wir also, daß die Frage betreffend die Zersetzung der Cellulose durch Bakterien dank den Arbeiten der letzten Jahre nunmehr auf eine für deren Beantwortung geeignete Grundlage gestellt ist: wir kennen jetzt fein spezialisierte und chemisch 35 im höchsten Grade angepaßte Gärerreger, welche auf die am schwersten lösliche und am schwierigsten zersetzbare Abart dieser Substanzen, die typische Cellulose. einwirken. Diese Mikroben nehmen sicherlich auch in der freien Natur an der Cellulosezersetzung regen Anteil, da sie überall dort, wo diese Zersetzung stattfindet, im Boden, im Fluß- und 40 Sumpfschlamm, im Mist, im Darmkanale der Pflanzenfresser usw., vor- gefunden worden sind. Unbeschadet der bisher erzielten Erfolge bleibt jedoch auf diesem Gebiete noch sehr vieles unaufgeklärt und ist das Feld für weitere Forschungen noch ein sehr weites. Aus der ganzen Gruppe von Substanzen, welche wir unter dem gemeinsamen Namen 45 „Cellulose" zusammenfassen, kennen wir bis jetzt nur für eine ganz bestimmte Substanz den Zersetzungsvorgang und zudem sind von den zahllosen Bedingungen, unter denen sich dieser Vorgang in der Natur abspielt, fürs erste nur wenige Möglichkeiten studiert worden. Als Beispiel eines eigentümlichen Zerfalles der Cellulose kann der Ueber- 50 gang dei'selben unter dem Einfluß eines besonderen Enzymes (Wiesner [1] ) in lösliche Gummistoife dienen, welche einer weiteren Einwirkung von Mikroorganismen viel zugänglicher sind als die Ausgangscellulose. Mit der Frage betrettend die Cellulosezersetzung steht die Frage — 267 — betreifend die Bildung* der sogenannten Huminkörper, des Torfes, der Braunkohle usw. in engem Zusammenhange. Bis jetzt konnte jedoch die Teilnahme von Mikroorganismen an diesen Prozessen mit Sicherheit nicht nachgewiesen werden, obgleich sie nicht bezweifelt werden kann. Es gibt wohl vereinzelte Hinweise auf die Bildung von braungefärbten 5 Produkten, welche den Huminkörpern nahe verwandt sind, bei der Zer- setzung der Cellulose durch Mikroben (namentlich aerobe), jedoch können diese vereinzelten Beobachtungen die Frage nach der Entstehung der Huminkörper noch lange nicht entscheiden. Zu erwähnen ist noch, daß ■es VAN TiEGHEM (2) uud besonders Renault (1) gelungen ist, die Ueber- lo reste von ]\[ikroorganismen in Dünnschliifen von Steinkohlen mit Sicher- heit festzustellen. In wie weit aber diese Mikroorganismen bei der Bildung von Steinkohle mitgewirkt haben, muß dahingestellt bleiben. Eine weitere Förderimg- der Frage betreffend die Cellulosegärung und ihre Erreger müssen wir von den Fortschritten der Chemie jener 15 Substanzen erwarten, die wir unter dem Sammelnamen „Cellulose" zu einer Gruppe vereinigen. Jedoch bevor wir nicht über genaue Merk- male (nicht bloß konventionelle und willkürliche, wie bis jetzt) verfügen, welche uns gestatten, die einzelnen Vertreter dieser Gruppe voneinander zu unterscheiden und streng zu kennzeichnen, bevor wir nicht diese, 20 durch unzählige Uebergänge miteinander verbundenen Substanzen zu trennen verstehen, kann von einem eingehenden bakteriologischen Studium der Frage nicht die Rede sein. Jetzt kann nur das eine behauptet werden, daß nämlich mit der Zeit die Anzahl der Cellulose- vergä rer (wobei mit der Bezeichnung „Cellulose" im Aveiten Sinne alle 25 im Pflanzenreiche vorkommenden Cellulosearten g-emeint sind) eine be- deutend größere werden wird. Ganz besonders ist dieses in betreff jener Substanzen zu erwarten, welche, wie die Hemicellulosen und ihnen ähnlich, e Stoffe, eine viel größere Reaktionsfähigkeit besitzen und wahr- scheinlich durch Mikroben leichter angegriffen werden als die typische 30 oder normale Cellulose. \\'eil die Frage betreffend die Cellulosezersetzung durch Bakterien eine befriedigende Lösung- erst in der letzteren Zeit erhalten hat, so ist es begreiflich, daß das bisher erreicAite noch keine entsprechende An- wendung in der Technik finden konnte. Es unterliegt aber keinem 35 Zweifel, daß in der Zukunft das wissenschaftliche Studium dieser Frage den verschiedenen Gebieten der chemischen Technologie und praktischen Hygiene bedeutende Dienste erweisen wird. Als Beispiel sei hier H. L. W. Völkek's (1) Verfahren zur Verarbeitung der Kartoffeln auf Stärke mittelst Zerstörung der Zellhäute durch Verrottung erwähnt. 40 Ein näheres Studium der Biologie der Cellulose vergärer muß zweifels- ohne seine Wirkung auf die zielbewußte Führung dieses Prozesses in der gewünschten Richtung ausüben. Einige zugehörige Bemerkungen und Untersuchungen hierüber findet man bei 0. Saare (1 u. 2). Als Beispiel aus einem anderen Gebiete kann die Frage betreffend 45 die biologische Abwässerreinigung dienen. AVie im 15. Kapitel näher dargelegt werden wird, nimmt an den Vorgängen, die sich im Reduktions- behälter („Septic tank'') abspielen, die Cellulosezersetzung einen sehr be- deutenden Anteil. Daraus sind ohne weiteres die Vorteile erkennbar, welche die Technik aus der Bekanntschaft mit den Cellulosevergärern 50 bei der Einrichtung dieser Behälter ziehen kann. Die Cellulosegärung spielt auch bei der Bereitung von Braunheu (s. 24. Kap. d. I. Bds.) und von Sweet Ensilage und Sauerfutter (s. 19. — 268 — u. 20. Kap. d. IL Bds.) eine Rolle, wo sie eine der Hauptursachen der mit jenen Verfahren verbundenen großen Substanzverluste ist, über welche in den angeführten Kapiteln nähere Angaben zu finden sind. Literatur zum Kapitel Die Cellulosegärung. *Bary, A. de, (1) Bot. Ztg., 1886, Bd. 44, S. B77. * Behrens, J., (1) Z. f. Pflanzen- krankheiten, 1893, Bd. 3, S. 84. — (2) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1897, Bd. 3, S. 584. — (3) Ebenda, 1898, Bd. 4, S 514. — (4) Ebenda, 1902, Bd. 8, S. 114. * Berthelot, M., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1889, Bd. 109, S. 841. *Deherain, P. P., (1) Ann. agro- nomique, 1884, Bd. 10, S. 395. *Gayon, U., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1884, Bd. 98. S. 528. * Haubner, (1) Amts- und Anzeigeblatt für die landwirtschaftlichen Vereine des Königreichs Sachsen, 1854. * Hebert, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1892, Bd. 115, S 1321. * Henneberg nud 8tohniann, (1) Beiträge zur Begründung einer rationellen Fütterung der Wiederkäuer, 1860, Heft 1, S. 100 u. 227; 1863, Heft 2, S. 342. - (2) Z. f. Biologie, 1885, Bd. 21, S. 613. *Hol(lefleiß, P., (1) Cit. n. Chem. Centralbl., 1896. II., S. 499. *Hoppe-Seyler, F., (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1883, Bd. 16, S. 122. — (2) Z. f. physiolog. Chem., 1886, Bd. 10. S. 201 u. 401. *van Iterson, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1904, Bd. 11, S. 689. *Kissling, (1) Zur Biologie der Botrytis cinerea, Dissert. 1889. * Knieriem, (1) Z. f. Biologie, 1885, Bd. 21, S.67. — (2) Ebenda, 1888, Bd. 24, S. 293. *Mallevre, A., (1) Pflügefs Archiv, 1891, Bd. 49, S. 460. *Mitscher- Uch, (1) Monatsber. d. K. Akad. der Wiss. Berlin, 1850, S 104. *Omelianski, W., (1) Centralbl. f. Bakt.. 2. Abt., 1902, Bd. 8, S. 193. - (2) Ebenda. 1904, Bd. 11, S. 369. — (3) Ebenda, 1904, Bd. 12, S. 33. * Popoff, (1) Pflügers Archiv, 1875, Bd. 10, S. 113. *Prazmowski, (1) Untersuchungen über die Entwicklungsgeschichte und Fermentierung- einiger Bakterienarten, Leipzig 1880. *Reiuke und Berthold, (1) Die Zersetzung der Kartoffel durch Pilze, 1881. *Reiset, J., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1856, Bd. 42, S. 53. *Renault, B., (1) Bullet, de la Soc. de l'Industrie minerale, 1899. Bd. 13: 1900, Bd. 14. *Saare, 0., (1) Z. f. Spiritusindustrie, 1883, Bd. 6, S. 1056; 1885, Bd. 8, S. 240; 1890, Bd. 13, S. .352 u. Ergänzungsheft S. 15. — (2) Die Fabrikation der Kartoffelstärke, Berlin 1897. *Sehloesing, (1) Comptes rend. de l'Ac, 1889. Bd. 109, S. 835. *Schloesing pere et fils, (1) Ann. agronomiques, 1893, Bd. 18, S. 5. *van Senus , A. H. C, Bijdrage tot de kennis der cellulosegisting. Proefschrif t , Leiden 1890; ref. in Kochs .Jahresb., 1890, Bd. 1. S. 136. *Tappeiner, H., (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1881, Bd. 14, S. 2375. — (2) Ebenda, 1882, Bd. 15, S. 999. — (3) Ebenda, 1883, Bd. 16, S. 1734 u. 1740. — (4) Z. f. Biologie, 1883, Bd. 19, S. 228. — (5) Ebenda, 1884, Bd. 20, S. 52. — (6) Ebenda, 1888, Bd. 24, S. 105. — *van Tieghera, Ph., (1) Comptes rend. de TAc, 1879, Bd. 88, S. 205. — (2) Ebenda, 1879, Bd. 89, S. 25 u. 1102. — (3) Bull, de la Soc. Bot. de France, 1877, Bd. 24, S. 128. — (4) Ebenda, 1879. Bd. 26, S. 25. — (5) Ebenda, 1881, Bd. 28, S. 243. *TrecHl, A., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1865, Bd. 61, S. 156 u. 436. — (2) Ebenda, 1867, Bd. 65, S. 513. =^ Völker, H. L. W., (1) Oesterr. Privilegium (Patent) v. 24. 12. 1832; Jahrbücher des k. k. polytechn. Insti- tutes in Wien, 1839, Bd. 20, S. 318; Dinglers Jouru. , 1840, Bd. 76, S. 213. *Ward^ Marshall, (l) Annais of Botany, 1888/89, Bd. 11, S. .346. *Weiske, (1) Z. f. Biologie. 1870, Bd. 6, S. 456. — (2) Ebenda, 1886, Bd. 22, S. 37.3. * Wiesner, J., (1) Bot. Ztg., 1885, Bd. 43, S. 577. *Wilsing, H., (1) Z. f. Biologie, 1885, Bd. 21, S. 625. *Zuntz, N., (1) Landw. Jahrbücher, 1879, Bd. 8, S. 103. — (2) Pflügers Archiv, 1891, Bd. 49, S. 477. 269 — ( Afanu.ilcripl- Einlau/ : 17. AiKjust 1904.) 10. Kapitel. Die Pektingärung. Von Prof. Dr. J. Behrens. § 77. Allgemeiues. Chemie und Verbreitung der Pektinstoflfe. Mit dem Xamen Pektin bezeichnete Bkaconnot (1) einen schleim- artigen, in Alkohol unlöslichen Körper, den er in wässerigen Auszügen von fleischigen Früchten und Wurzeln fand. Derselbe entsteht nach ihm durch die Einwirkung der organischen Säuren der Frucht oder von ver- 5 dünnten Mineralsäuren auf einen unlöslichen Bestandteil der genannten Pflanzenteile, die Pektose. Nach Braconnot hat zunächst Feemy (1) die Pektinsubstanzen am eingehendsten untersucht. Ihm zufolge weichen die Pektinkörper in der Zusammensetzung von den zu den Kohlen- hydraten gehörenden, in den physikalischen Eigenschaften sehr ahn- 10 liehen Pflanzenschleimen dadurch ab, daß das Verhältnis des AVasser- stofies zum Sauerstoff nicht 1 : 8 sondern höher (1 : 12 und mehr) ist. Neuere Untersuchungen, insbesondere von Scheibler (1), Reichardt (1), Bauer (1), Trump de Haas (1) und anderen, haben das jedoch nicht be- stätigt, sondern vielmehr ergeben, daß auch bei den Pektinsubstanzen 15 das Verhältnis von H : sich um 1:8 bewegt, daß sie also den Kohlen- hydraten jedenfalls sehr nahe stehen, und es wird das auch durch das Studium ihrer Spaltungsprodukte bestätigt : Wohl und Nissen (1 ) stellten aus Rübenpülpe einen Pektinstoff" dar, welcher bei der Hydrolyse mit verdünnten Säuren Pentose, bei der Oxydation Schleimsäure gab, was 20 Herzeeld (1) bestätigte. Bauer wies in Birnen pektin durch Schleim- säurebildung bei Oxydation mit Salpetersäure Galactose, in Apfelpektin durch Hydrolyse Xylose nach. Teomp de Haas erhielt bei der Hydrolyse des Rhabarber-, Aepfel-, Reine-Clauden- und Johannisbeeren-Pektins Pentosen und konnte in einem Pektin aus Steckrüben die Galactose- 25 und die Pentose-Gruppe durch Oxydation bzw. durch Hydrolyse nach- weisen. Nach der zusammenfassenden Darstellung Hebert's (1) über die Pektinstoffe haben die Untersuchungen von Bourquelot und anderen auch in Pektinstoffen aus Gentiana lutea (Rhizom), Kronenblättern von Rosen, aus Quitten. Hagebutten und Stachelbeeren die Anwesenheit von 30 Pentose- neben Galactose-Gruppen ergeben. Nach Tollens (1) sind die Pektinstoffe celluloseartige Polysaccharide, welche die Carboxylgruppe (COOH) enthalten. Die Untersuchungen der früheren Forscher haben seither wesentlich nur noch ein historisches Interesse. Das gilt auch von den Unter- 35 suchungen Feemy's, der verschiedene isomere Pektinstoft'e unterscheidet. Deren Grundsubstanz ist nach ihm die Pektose, ein etwas sehr hypothetischer, nicht dargestellter Körper, der in "Wasser sowohl wie in Alkohol und Aether unlöslich ist und erst unter der Einwirkung von Säuren, Alkalien und Enzymen in lösliche Pektinstoffe übergeht. Die« Pektose ist im Gewebe der Pflanzen sehr verbreitet, insbesondere in fleischigen Wurzeln, im Rindenparenchym und im Fleisch saftiger Früchte. - 270 — Wird das Fruchtfleisch in Wasser gekocht, so geht die Pektose unter dem Einfluß der Fruchtsäuren in wasserlösliches Pektin über. Unter dem Einfluß des Enzyms Pektase, das gleichfalls im Fruchtfleisch vor- handen ist. entsteht weiter aus dem Pektin Pektinsäure. Dieselbe in 5 Wasser unlösliche Säure entsteht unter dem Einfluß von Alkalien und Erdalkalien; Behandlung mit Säuren führt sie in wasserlösliche Meta- pektinsäure über. Durch längeres Kochen mit Wasser entsteht aus Pektin das isomere Parapektin und aus diesem durch Kochen mit verdünnten Säuren das ebenfalls isomere Metapektin, Substanzen, 10 die sich durch ihr Verhalten gegenüber Bleiacetat und Baryumchlorid untereinander und von dem Pektin unterscheiden. Die rein hypothetische Natur dieser Ergebnisse, zu denen Feemt kam, und die dringend der Nachprüfung bedürfen, ist bereits hervor- gehoben worden. Dasselbe gilt übrigens von den weiteren Folgerungen, 15 die Fremy aus seinen vermeintlichen Feststellungen zog. Nach ihm geht bei der fortschreitenden Reife der saftigen Früchte die Pektose unter dem Einfluß der Fruchtsäuren, bzw. der in den Früchten vorhandenen Pektase, zunächst in Pektin, dann in Pektinsäure, Metapektin und Meta- pektinsäure über. Auf einer ähnlichen Umwandlung der Pektose beruht 20 nach Fremy auch das Gelatinieren eingekochter Fruchtsäfte (Geles). Beim Kochen der Früchte entsteht zunächst Pektin, und dieses geht unter dem Einfluß der Pektase, die Fremy aus dem Saft des Zentral- zylinders von Karotten durch Alkoholfällung darstellte, in Säuren, zu- nächst Pektosin-, später Pektinsäure, über, welche in kaltem Wasser un- 25 löslich sind, sich gelatineartig abscheiden. Bei verlängertem Kochen entstehen aus der Pektinsäure neue wasserlösliche Säuren (Parapektin- und Metapektinsäure), und damit verliert der Saft wieder das Er- starrungsvermögen. Nach Fremy ist die Pektase der süßen Früchte (Aepfel, Birnen usw.) in Wasser unlöslich. Deren Säfte lassen sich da- 30 her nur in Gegenwart der Fruchttrester zu Gele verarbeiten. Wie man sieht, handelt es sich bei Fremy's Pektase um ein Enzym gar eigner Art, das sogar Sieden in Wasser gut verträgt, und diese Ueberlegung genügt wohl schon, um die Berechtigung einiger Zweifel an dem Dasein dieses koagulierenden Enzyms zu beweisen. Die neueren 35 Untersuchungen, soweit überhaupt solche vorliegen, weisen denn auch auf die üeberprüfungsbedürftigkeit der eben mitgeteilten, von Duclaux (1) im wesentlichen übernommenen Anschauungen hin. Während Fremy bei seinen meist mit Karottensaft angestellten Untersuchungen Kalk- verbindungen durch Oxalsäui-ezusatz sicher ausgeschlossen zu haben 40 glaubte, schreiben Bertrx\nd und Mallevre (1) den Erdalkalien eine Hauptrolle bei dem Gelatinieren zu: Dieses soll nur bei Gegenwart von Calcium, Baryum oder Strontium eintreten und wesentlich in der Bildung von Erdalkalipektat, unter natürlichen Verhältnissen Calciumpektat, be- stehen. Mit sicher entkalkten Präparaten, Pektinlösung und Pektase- 45lösung aus Karotten, erhielten sie keine Ausscheidung, wohl aber, wenn ein Kalksalz zugesetzt wurde. Daneben spielt allerdings auch bei Bertrand und Mallevre (2) die Pektase noch ihre Rolle. Sie ist eben- falls zum Zustandekommen der Koagulation notwendig, wirkt aber nur in neutraler Lösung. Säuren hemmen schon in ziemlich geringer Menge 50 die Tätigkeit der Pektase, woher es kommt, daß die Säfte mancher säurereichen Früchte nicht gelatinieren. Irrig ist die Anschauung Fremy's, daß die Pektase mancher Früchte, z. B. unreifer Aepfel, unlös- lich in Wasser sei. Die Beobachtungen Fremy's über die Wirkung der — 271 — Trester solcher Früchte erklären sich dadurch, daß die Pektase, wie alle Enzyme, g"ern fest an unlcislichen Körpern haftet. Die Pektase, die Fremy in Karotten, Rüben, Aepfeln und Birnen gefunden hatte, fanden Bertrand und Mallevre (3) im Ptlanzenreich sehr verbreitet: Mit neg-a- tivem Ergebnis wurde nur Piniis laricio untersucht, während alle anderen & daraufhin geprüften Pflanzen, darunter auch Farne, Marchaniia, Chara, Spiroßijra, sich pektasehaltig erwiesen. Auch die wässerige Lösung des Pektins der Stachelbeeren gerinnt nach Bourquelot und Herissey (2) bei Zusatz eines (pektasehaltigen) Wasserauszuges von Karotten oder Luzernekeimlingen, aber auch bei Zusatz von Salzen der Erdalkalien, lo Bourquelot (1) hält diese Koagulation durch Pektase für ein Kenn- merkmal der Pektinkörper. Nach Gayand (1) soll allerdings wieder die Bildung von Pektinsäure aus Pektin allein unter dem Einfluß der Pektase erfolgen und das Calcium eine Rolle bei der Gerinnung der Fruchtsäfte nicht spielen. Carles (1) findet, daß die Pektase, wie andere Enzyme, 15. in wässeriger Lösung durch Erhitzen sofort getötet wird. Beim Gelati- nieren von Fruchtsäften kann ihre koagulierende A\'irkung also eine Rolle nicht spielen, und die Bildung der gelatinierenden Substanzen ist allein auf die Wirkung des Wassers und der Fruchtsäuren auf das Pektin, kombiniert mit der der Hitze, zurückzuführen. 20 üeber die Verbreitung der Pektinkörper der Pflanzen hat Mangin eingehende Untersuchungen angestellt, die er (2) in den Jahren 1892 und 1893 zusammengefaßt hat. Danach bildet die Pektose in inniger Vereinigung mit Celhüose die Membran der jugendlichen Ge- webe (Meristeme), findet sich aber auch in den Zellmembranen des 25 Parenchyms, des Weichbastes, der Epidermis und des Collenchyms. Die Pektinsäure bildet meist, in Form ihres Kalksalzes, die Mittel- 1 am eilen (Intercellularsubstanz) der parenchymatischen, lebenden Ge- webe, soweit sie nicht verholzt sind. Nach Devaux (1) ist die letztere Ansicht allerdings unrichtig und werden die Parenchymzellen der 30 Rinde usw. durch Pektose verklebt. Jedenfalls besteht die Intercellular- substanz der parenchymatischen Gewebe im allgemeinen aus einem un- löslichen Pektinstolf, der nach Behandlung mit verdünnten Säuren (Salz- säure u. dgl.) in Alkalien löslich wird. Nachdem die Zugehörigkeit der Pektinkörper zu den Kohlenhydraten 35- durch die Elementaranalyse und die Spaltungsprodukte bewiesen ist. trennt sie zunächst nichts von den sog. Pflanzenschleimen und Gummiarten, w^elche teils in löslicher Form, als Zeilinhaltsbestandteile, teils in unlöslichem Zu- stande, als Bestandteile der Membranen, weit verbreitet sind. Dahin ge- hören der Schleim der Orchideenknollen und die Substanz der Zelhvand-40 verdickungen in vielen Endospermen (Palmen. Strychnos, Leguminosen). Als Spaltungsprodukte dieser Kohlenhydrate (Mannogalactane) entstehen bei Hydrolyse mit Säuren die Zuckeraiten Mannose und Galactose. Jene dienen als Reservestotte und werden aktiviert, in die einfacheren Zucker- arten durch Enzyme gespalten, welche in den Mannogalactane führenden is Pflanzen vorhanden sind, aber auch von einigen Schimmelpilzen, be- sonders Aspergillus niger und A. fuscus, gebildet werden und z. B. auch im Gerstenmalz nicht fehlen. Bezüglich der nicht hierher gehörigen Einzelheiten sei auf die jüngste zusammenfassende Darstellung von Herissey (1) verwiesen. Nach Sawamura (1) wird fast reines Mannanso aus den Wurzeln von Conophallus honyaku und Pflanzenschleim aus Hydrangea paniculafa, der neben Mannan auch Araban und Galactan ent- hält, durch den Bacillus mesentericus vulgatus aufgelöst, hydrolysiert. — 272 — Nach dem Vorgange von Reiss faßt Herissey die Enzj^me, welche Mannogalactane, bzw. Mannane und Galactane spalten, unter dem Namen Seminase zusammen. Auch das im gärungsphysiologischen Laboratorium unentbehrliche Agar-Agar gehört hierher. Gra.n (1) hat 5 in Meerwasser einen Bacillus gelaticus gefunden, der ein Enzym, Gelase, bildet, welches den Hauptbestandteil des Agars, die Gelose, ein Galactosederivat, auflöst und hydrolysiert. Für die entsprechenden Deri- vate der Pentosen, die Pentosane, welche ebenfalls den Pektinstoflfen nahe stehen, sind die betreffenden Verhältnisse noch nicht genügend 10 studiert. Schöne und Tollens (1) fanden eine Verminderung derselben bei der Keimung von Gerste, Weizen und Erbsen nicht. Wie den Mannanen und Galactanen, so entsprechen auch den Pektin- körpern spezifische lösende (hydrolysierende) Enzyme, die Büuequelot und Herissey unter dem Namen Pektin äsen zusammenfassen. Ein 15 solches Enzym fanden Bourquelot und Herissey (1) zunächst im Gersten- malz : Eine Lösung des durch Alkoholfällung aus wässerigem Malzextrakt erhaltenen Enzymgemisches verhinderte die Koagulation einer Pektin- lösung, die durch Auskochen von Enzianwurzeln bei 110" im Autoklaven erhalten war, durch Pektase-Lösung (frischen Karottensaft). Durch Auf- 20 kochen verlor der Malzextrakt diese Wirkung. Bei der Einwirkung der Malzenzyme auf Gentiana-Pektin entstanden Körper, welche Fehling- sche Lösung reduzieren, wahrscheinlich Zucker. Die Enzymgemische des Speichels sowie des Aspergillns niger waren ohne Wirkung. Es findet sich also wahrscheinlich im Gerstenmalz neben anderen ein spezifisches 25 Enzym, das nur auf Pektin wirkt. Aehnlich verhält sich auch das Pektin der Stachelbeere nach Bourquelot und Herissey (2) gegenüber dem Enzymgemiscli aus Malz einerseits und aus Aspergillus niger an- drerseits. Die Auflösung der Pektinkörper durch Mikroorganismen spielt nach 30 dem, was wir über ihre Verbreitung wissen, überall dort eine Rolle, wo es sich um die Verwesung und Zersetzung von Pflanzenkörpern handelt. Näher werden wir im Naclistehenden auf die Rolle einzugehen haben, welche die Zerstörung der Pektinkörper durch Mikroorganismen bei der technischen Aufbereitung vieler Gespinnstfasern, insbesondere 35 der Flachs- und Hanffaser, spielt, und auf die Mikroorganismen, welche diese Tätigkeit in der Natur ausüben. § 78. Die Gewinnung der Gespinnstfasern im allgemeinen. Als Textilfasern werden teils Haargebilde, teils im Innern der Ge- webe verlaufende Faserbündel von Pflanzen verwertet. Bei den ersteren, 40 zu denen die weitaus wichtigste Textilfaser, die Baumwolle, gehört, ist die Gewinnung leiclit; sie werden rein mechanisch von den sie tragenden Pflanzenteilen abgerissen und sind so sofort fertig zur weiteren Ver- arbeitung. Die Faserbündel dagegen müssen aus dem Gewebeverband mit anderen Zellen (s. Fig. 38 auf S. 262) erst befreit werden, ehe sie 45 weiter verarbeitet werden können. Nur in seltenen Fällen geschieht das auf mechanischem Wege, z. B. beim Mauritiushanf, der Faser des fleischigen Blattes von Fourcroya giganfea, und beim Manilahanf der 3Iusa textUis, wo das Parenchym durch Schaben entfernt wird. In den weitaus meisten Fällen, insbesondere auch bei den meisten technisch 50 benutzten Bastfasern dikotyler Pflanzen (Flachs, Hanf, Jute usw.), wird — 273 - die Isolierung der Faser im allgemeinen durch einen Gärungsvorgang, die sog. Rotte (Rütze oder Röste), erreicht. Je nach dem Ursprünge der Feuchtigkeit, welche zur Einleitung und Vollendung des Prozesses notwendig ist, unterscheidet man bei den bei uns gebauten Faserpflanzen eine Landrotte und eine Wasserrotte. 5 Bei der Wasser rotte wird die Faserpflanze direkt in stehendes oder langsam fließendes Wasser gelegt, bei der Land rotte dagegen auf Aecker oder Wiesen, so daß Regen und Tau die nötige Feuchtigkeit liefern müssen. Dementsprechend verläuft die Landrotte im allgemeinen langsamer als die Wasserrotte. Je nachdem die Landrotte in der guten 10 Jahreszeit (Herbst, Frühjahr) oder in der kälteren Periode (Winter) vorgenommen wird, unterscheidet man noch Taurotte und ^^'inter- landrotte, welch letztere natürlich entsprechend der niederen Tem- peratur, die bei ihr herrscht, besonders langsam verläuft. Als ge- mischte Rotte bezeichnet man ein Rottverfahren, bei welchem mani» den Flachs bzw. Hanf zunächst der Wasserrotte unterwirft, vor Beendi- gung derselben aber herausnimmt und zur endgültigen Isolierung der Fasern noch der langsamer fortschreitenden Taurotte aussetzt. Bei der Bereitung der Jute {Corchorus capsularis) wird nach Schulte im Hofe (1) die '\^'asserrotte angewendet. 20 Von den sog. künstlichen Rottverfahren unterscheidet sich ein Teil nicht von der natürlichen W^asserrotte. Zu diesen gehört die ScHENCK'sche Warm wasserrotte, bei welcher der Verlauf der AVasserrotte durch künst- liche Erwärmung des Wassers auf 30—32" C beschleunigt wird, ferner die Rottverfahren von Terwangue und von Blet, von denen der erstere-is durch Zusatz von Alkalisalzen, der zweite durch Zusatz von Harnstoif zum Wasser die Wasserrotte zu verbessern suchte. Auch durch Zusatz von Schlamm (Schlammrottej, Erlenblättern u. dgL dürfte der Charakter der Rotte kaum verändert werden. Auf wirklich künstliche Rottver- fahren (BAUR'sche Rotte, Kochen mit Alkalien, Seife u. dgl.) werden wir 30 im nachfolgenden zurückkommen. Wer sich näher für die Rottverfahren interessiert, sei auf die einschlägigen Werke von Pfuhl (1), H. Müller (1) und Richard (1) hingewiesen. Daß das Wesen der natürlichen Rotte in einer Gärung besteht, hat man sehr frühzeitig erkannt. Schon 1852 wird in den „Mitteilungen 35 zur Beförderung des Flachs- und Hanfbaues in Preußen" (Lieferung II, Berlin 1852, S. 120) die Flachsrotte „ein technischer Gärungsprozeß" genannt und mit der alkoholischen Gärung und dem Aufgehen des Brot- teiges verglichen. Ebenso nennt Hodges (1) die ScHENCK'sche Warm- wasserrotte einen Gärungsprozeß. Und nach Allmann (1) entwickelt 40 sich in der Brühe der Warmwasserrotte „ein besonderer Gärungspilz, welcher in hohem Grade den Eintritt der Gärung in den frisch ange- setzten Röstkufen beschleunigt"; neuen Röstkufen fehlt dieser Pilz noch, der in alten stets vorhanden ist, und so erklärt sich die Erfahrung, daß in neuen Röstkufen die Gärung immer später eintritt als in alten, 45 schon benutzten. Auch AVjesner (1, S. 363), nach dem das Wesen der Rotte darin besteht, „die Intercellularsubstanz im Bastgewebe teilweise,_ jenen Anteil der Intercellularsubstanz hingegen, welcher das Bastgewebe" mit den nach außen und innen sich anschließenden Geweben verbindet, gänzlich zu lösen", nimmt an, daß Fermentorganismen hefe- oder bak-50 terienartiger Natur oder in Gestalt von Fadenpilzen die eigentlich wirksamen Agentien der Rotte sind. Taugerottete Flachssorten fand er stark von Pilzmj'celien durchsetzt. Daß bei Ausschluß der Gärungs- LAFAR, Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. HI. 18 — 274 — Organismen die Rotte ausbleibt, haben dann neuerdings alle, die sich mit der Rotte vom biologischen Standpunkte aus beschäftigten, sowohl für die verschiedenen Landrotten wie für die Wasserrotte gezeigt. Der Ausschluß geschah bei diesen Versuchen teils durch Sterilisieren mittels 5 Hitze, teils durch Zusatz von Desinficientien (Chloroform u. dgl.j. Die Vereinzelung der Faserbüudel, der technisch benutzten Faser, kann, vom rein theoretischen Standpunkte aus betrachtet, auf zweierlei Weise zustande kommen : Entweder wird die gesamte Rinde der Faser- pflanze mit alleiniger Ausnahme der Fasern aufgelöst, oder aber es wird 10 nur jene Substanz aufgelöst, welche die Faserbündel mit den umgebenden Elementen der Rinde und diese selbst untereinander verkittet, die Intercellularsubstanz, welche, wie wir im vorhergehenden Paragraphen gesehen haben, aus einer Pektinverbindung besteht. Nach der ersten Anschauung, welche van Tieghem (1, 2) vertrat, müßte das Wesen der 15 Röste in einer Auflösung der Cellulosewände des Rindeuparenchyms, also in einer Cellulosegärung, bestehen, was schon deswegen unwahrscheinlich ist, weil die zu isolierenden Bastfasern selbst aus Cellulose bestehen, bei einer solchen Gärung also voraussichtlich selbst Schaden leiden müßten. Ganz unhaltbar aber erscheint die Anschauung van Tieghem's, 20 nachdem eine künstliche Rotte, die BAUR'sche Rotte (D.R.P. 68807; vgl. Pfühl [3]), nichts weiter ist als eine Auflösung der Intercellular- substanz durch chemische Agentien, wie sie auch in der botanischen Mikrotechnik zur Lösung des pektinsauren Kalks bzw^ der Mittellamelle, seit Mangin angew^endet werden: Die Faserpflanzen werden zunächst 25 mit mineralischen Säuren (Salz- bzw. Schwefelsäure), welche der Pektin- säure den Kalk entziehen, dann mit Alkalien, welche die Pektinsäure in w^asserlösliche Alkalipektate verwandeln, behandelt. Die Bastfaser- stränge zerfallen bei dieser Behandlung, welche die umgebenden Zellen des Rinden- und Phloem-Parenchyms voneinander und von den Faser- 30 bündeln trennt, darum nicht in die Einzelfasern, weil ihre Mittellamelle, wie bereits Havenstein (1), von Höhnel (1) sowie Briosi und ToGNiNi (1) fanden und Behrens (2) sowie Störmer (2) bestätigten, in der chemischen Zusammensetzung von der des Rindeuparenchyms ab- weicht, die Reaktionen verholzter Membranen gibt. Andere künstliche 35 Rotten bestehen im Kochen der Faserpflanzen mit Alkalien (Soda, Seife), wodurch ebenfalls nur Mittellamellensubstanz aufgelöst, nicht aber Cellulose angegriffen wird. Ein noch direkterer Beweis wird dadurch geliefert, daß die bei der Rotte wirksamen Bakterien, wie wir im folgenden Paragraphen sehen werden, wohl Pektinsubstanzen, nicht aber 40 Cellulose anzugreifen vermögen. Endlich hat Omeltanski (1) neuerdings (s. S. 262) gezeigt, daß die von ihm studierten celluloselösenden Bakterien keineswegs zur Isolierung der Faserbündel des Flachses benutzbar sind, sondern diese gleichzeitig mit den anderen Cellulosemembranen der Rinde zerstören (Fig. 40). Damit ist zweifellos festgestellt, daß die 45 Intercellularsubstanz identisch mit jenen „cementing matters" ist, in deren Auflösung nach RoyijE (1) das Wesen der Rotte besteht, und ist die Anschauung Kolb's (1), nach der die natürlichen Rotten in einer Gärung der Pektinsubstanzen bestehen, fest begründet. Külb glaubte, daß bei der Rotte die Kittsubstanz der Faserstränge, w^elche er mit der öo FKEMY'schen Pektose identifizierte, in Pektinsäure übergehe, die teils als solche, teils als Ammonsalz auf der Faser fixiert werde. Später scheint er nach den Angaben Mangin's (1), der sich ihm anschließt, einen Ueber- gang der Pektose besonders in lösliche Metapektinsäure angenommen — 275 Fig. 40. Veränderung- des Flach sst eng eis durch die Pek tingä rung- eine r seit s und die Cellulosegärung andrerseits. N, Querschnitt durch einen Stengel in natürlichem Zustande. P, Querschnitt durch einen Stengel nach Vollendung der Eotte mittels einer Eeinzucht von Fkibes' Rottebazillus. C, Querschnitt durch einen Stengel, welcher der Cellulosegärung mittels des Bazillus der Methangärung unterworfen worden war. Färbung mit Biondi's Dreifarbengemisch, zur Hälfte mit Glycerin verdünnt. — Vergr. 125. Nach Omelianski. ZU haben, die er in der Eotteflüssigkeit von Hanf, und die nach ihm auch Mangin in Flüssig-keiten, in denen Pflanzenteile faulten, gefunden haben will. Auch Marmier (1) sieht das Wesen der Röste in einer Umwandlung- der Pektose der Membranen in Pektinsäure, und zwar soll nach ihm sonderbarerweise deren unlösliches Kalksalz entstehen. Dagegen s fand Störmer (2) die Eotteflüssigkeit von Flachs jederzeit frei von Pektin- bzw. Metapektinsäure oder deren Salzen. Als Produkte der natürlichen Wasserrotte des Flachses fand dagegen schon Hodges (1) Kohlendioxj^d. Wasserstoff", Butter- und Essigsäure. Auf die Gärungs- produkte der eigentlichen Erreger der Rotte wird im folgenden Paragraphen lo •einzuo-ehen sein. § 79. Die Orgauismeu, welche die Rotte bewirken. Diejenige natürliche Rotte, welche man bisher am eingehendsten untersucht hat, ist die Wasserrotte, während über die Landrotten nur wenige Mitteilungen vorliegen. Es ist aber von vornherein zu erwarten, 15 daß bei den verschiedenen Arten der Rotte, entsprechend den durchaus verschiedenen Bedingungen, auch verschiedene Organismen tätig sein werden, zumal längst feststeht, daß eine große Anzahl verschiedener Organismen das Vermögen besitzen, Intercellularsubstanz (pektinsauren Kaik) aufzulösen. 20 Am weitesten geht zweifellos in dieser Beziehung Hauman (1), der bei seinen Untersuchungen über die Taurotte, deren Ergebnisse aber für die Theorie der Wasserrotte, wenn richtig, ebenso wichtig sein 18« — 276 — würden, zu dem Ergebnis kam, daß die Rotte, zunächst des Flachses, keinesweg-s das Werk eines oder einiger weniger spezifischer Organismen sei, sondern daß vielmehr alle gewöhnlichen Bakterien und Pilze der Luft und des Bodens imstande seien, die Eotte durchzuführen, so von öEumyceten Sclerotinia libertiana, Botrytis cinerea, Aspergillus niger, Penicillinm glaucwn, 3Iiicor mncedo, Cladosporium herharnm. Streptothrix Foersteri, von Schizomyceten Bacillus coli communis, B mesenterkus, B. subtilis, B. mycoides, B. fhioresccns liquefaciens, Bacterium termo, Micrococcus rosciis. Alle diese Organismen vermögen, nacli Hauman, 10 Flachs zu rotten, und unterscheiden sich in dieser Beziehung- nur quantitativ. Besonders energisch rotten die Fadenpilze; von den Bakterien rottet der Bacillus fluorescens liquefaciens am kräftigsten, der Ilicrococciis roseus am trägsten. Nach HauxMan besitzen also alle darauf hin ge- prüften Organismen die Fähigkeit, Mittellamellensubstanz (Calcium- 15 pektinat) in Lösung überzuführen, aber in verschiedenem Gi-ade. Selbst wenn Hafmak's Anschauungen richtig wären, bliebe dabei doch noch die Frage zu beantworten, welche Organismen denn eigentlich in der Natur bei den verschiedenen Arten der natürlichen Rotte auftreten und sie bewirken. 20 Mit den Ergebnissen der Untersuchungen von Hauman stehen aber die der früheren und der späteren Erforscher des Rottevorganges insofern im Widerspruch, als diese nur bei Ali wesenheit ganz bestimmter Organismen das Zustandekommen der Rotte beobachteten. Behrens (3j konnte denn auch bei Wiederholung der Versuche von Hauman mit Reinzuchten 25 von Bacillus fluorescens liquefaciens, B. subtilis, B. megaterium, B. coli communis, B. mesentericus vulgatus und B. m. fuscus keine bzw. nur ganz ungenügende Rotte erzielen. Dasselbe bestätigen Beijerikck und VAN Delden (1) für allerlei hefenähnliche Pilze {Mycodcrma, Torida, Oidium) sowie für Arten der BEUEKiNCK'schen Gattung Aerobacfer 30 {Bacillus coli, B. aerogenes), während sie allerdings mit Bacillus subtilis und B. fnesentericus Flachs rotten konnten. Wahrscheinlicli ist Hauman, der den von ihm verwendeten Flachs bei 110" C trocken sterilisierte, dadurch zu einer irrigen Deutung seiner Versuchsergebnisse geführt worden, daß dem Material anhaftende Sporen spezifischer Rotteerreger 35 die Sterilisation überlebten und nachher sich neben den eingeimpften Organismen entwickelten. Wenigstens wurden in Behrens' Versuchen die den trockenen Stengeln von Flachs und Hanf anhaftenden Keime der Rotteerreger durch dreistündiges Erhitzen auf 110*^ keineswegs ver- nichtet. 40 Das Vermögen, die Kittsubstanz der Zellen (Intercellularsubstanz) in Lösung zu bringen, ist aber keineswegs Alleingut eines einzigen oder einiger weniger Mikrooi-ganismen. Vielmehr ist es sicher weit ver- breitet. Bei der Fäulnis des Obstes, der Kartotfeln, der Möhren usw. sind Organismen, Pilze und Bakterien, tätig, welche nach der ganzen 45 Art der Veränderungen, die sie in dem Substrat hervorrufen, unbedingt die Fähigkeit zur Lösung von Intercellularsubstanz besitzen müssen, für welche zum Teil bereits diese Fähigkeit auch in Reinzuchten nach- gewiesen worden ist, so durch Kramer (1), Jensen (1), Behrens (1). Mit dem Bacillus asterosporus (A. Meyer) Mig., der nach A. Meyer (1) 50 die Litercellulaisubstanz von Möhren vergärt, vermochte Behrens (3) in Reinzuchten Hanf und Flachs vortrefflich zu rotten. Die Frage, welche Organismen bei der natürlichen Rotte der Textilpflanzen tätig sind, ist aber mit dem Nachweis, daß gewisse, mehr oder minder zahl- — 277 — reiche Organismen die Intercelliüarsubstanz, sei es auch von Flachs oder von Hanf, zu vergären oder aufzulösen vermögen , nicht gelöst, sondern verlangt eine direkte Bearbeitung. In der Natur stellt sich da, avo man Textilpflanzen bei genügender Feuchtigkeitsich selbst überläßt, die Eotte spontan ein. Es erklärt 5 sich das dadurch, daß nach Fribes (cit. bei Winogbadsky [1]) und Behrejis (2) die Keime der Rotteerreger den TextilpÜanzen stets an- sitzen, ähnlich wie die Hefe den Traubenbeeren. Zweifellos sind sie aus dem Boden dahin gelangt. Dabei bleibt allerdings unaufgeklärt, Avie sie dahin gelangen, und wie es kommt, daß sie sich auf der 10 Epidermis der Textilpflanzen regelmäßig und anscheinend in großer Zahl einfinden. Die ersten bestimmten Angaben über den Erreger der Textilpflanzen- rotte, und zwar der Wasserrotte, machte im Jahre 1879 van Tiec^hem (2). Nach ihm beruht dieser Vorgang auf der A\'irkung des Bacillus amißobaäer, 15 eines anaerobiotischen, endosporenbildenden Bazillus (s. Bd. I, S. 107 u. 282, u. Bd. III, S. 248), der überall auftritt, wo pflanzliches Gewebe fault. Kurze Zeit darauf identifiziert van Tieghem (3) seinen Bacillus am ylohacf er mit dem „Tibrion hutijrique", dem Buttersäurebazillus Pasteur's, und danach würde derselbe auch identisch sein mit dem Clostridium ta Indyrkum Prazmowski's (1, 2). Nach van Tieghem löst und vergärt der Bacillus amylohacter sämtliche ('ellulose in der Rinde der Textil- pflanzen bis auf die widerstandskräftigere Oellulose der Bastfasern. Die Anschauung von der Rolle des Bacillus amylohacfer bzw. Clostridium lutyricum bei der Rotte wurde herrschend und von den Technologen, 25 z. B. Pfuhl (2, 3), übernommen und wurde insofern bestätigt, als auch VAN Senus (1) in und zwischen den Rindenparench3nnzellen rottenden Flachses mit Jod blau werdende Amijlobacter-Gestsdten in großer Anzahl vorfand und den von A. Koch (1) bestätigten Nachweis lieferte, daß der Bacillus amylobacter, wenn er auch Cellulose in Reinzucht nicht anzu-30 greifen vermag, doch die Zellen der verschiedensten Gewebe voneinander trennt, also die Mittellamellen auflöst. Die Untersuchungen von Behrens (2) über die Wasserrotte des Hanfes haben ebenfalls in einem Clostridium den Erreger dieses letzteren Vorganges gefunden, wenn natürlich auch dessen Identität mit dem 35 selbst der Revision bedürftigen Clostridium butyricum Prazmowski's weder erwiesen noch überhaupt wahrscheinlich ist. Das von Behrens aufgefundene Clostridium löste und vergärte die Mittellamellensubstanz des Hanfes, welche bei der Oxydation mit Salpetersäure Schleimsäure liefert, also ein Galactosederivat ist. Ebenso vei-gärte das Clostridium io unter reichlicher Gasbildung Glucose, Lävulose, Rohrzucker, der vorher invertiert wird, Galactose, Milchzucker, Kartoffel- und Reisstärke, ist dagegen ohne Einwirkung auf Xjiose, Arabinose, arabisches Gummi. Quittenschleim. Cellulose und Calciumlactat. Erforderlich ist die Anwesenheit von Pepton oder Eiweißstoflfen als Stickstoflfquelle. 45 Ammoniaksalze genügten als Stickstoffquelle nicht. Das Clostridium des Hanfes ist ein obligat anaerobiotischer, beweglicher Stäbchenbazillus mit abgerundeten Enden, dessen Schwärmer nach einiger Zeit zur Ruhe kommen und dann kurze Ketten von 2 bis 6 Gliedern bilden können. Zur Sporenbilduno- schwellen die Stäbchen spindelförmig an. Die 50 ellipsoidische Spore, die im reifen Zustande, lebend in Wasser gemessen, 1 X 1.5 i-i mißt, liegt in der Mitte oder aber dem einen Ende mehr genähert. Der Inhalt des sporenführenden Stäbchens färbt sich mit — 278 — Ausnahme der Spore selbst bei Behandlung- mit Jod-Jodkaliumlösung blau. Während Hanf von dem Clostridium leicht und gut gerottet wurde, war dessen Einwirkung auf Flachs, dessen Mittellamellensubstanz bei der Hydrolyse außer Galactose auch Pentosen liefert, weniger vollkommen. 5 Stürmer (2) gibt neuerdings an, daß ihm auch im Hanfpektin der Nach- weis von Pentosegruppen gelungen ist. Dagegen würden die Unter- suchungen Sajmoggia's (1) über das Schicksal der Pentosane bei der Hanfröste mit Behrens' Befund übereinstimmen. Nach Samoggia bleibt nämlich der Gehalt des Hanfes an Pentosanen bei der Rotte unverändert. 10 Die Wasserrotte des Flachses wurde zunächst von Fribes in Winogradsky's Laboratorium einer systematischen Untersuchung mit Hilfe der bakteriologischen Methoden unterworfen. Ueber die Ergebnisse, zu denen Fribes kam, liegt bisher leider nur eine vorläufige Mitteilung Winogradsky's (1) aus dem Jahre 1895 vor. Danach ist bei der Wasser- 15 rotte des Flachses ein spezifischer anaerobiotischer, ziemlich großer Bazillus wirksam, der in endständigen Anschwellungen Endosporen bildet, und der außer Pektinsubstanzen auch Glucose und Stärke vergärt, aber Cellulose und arabisches Gummi nicht angreift. Seine Reinzüchtung gelang auf Kartoffelscheiben. Eine besondere Anpassung an Pektin- 20 Substanzen würde bei diesem Bazillus der Flachsrotte insofern festzu- stellen sein, als er solche bei Zusatz von Ammoniaksalzen als Stickstoff- quelle vergären soll, während er Zucker und Stärke nur bei Ernährung mit Pepton angreift. Möglicherweise waren allerdings die verwendeten, aus Flachs, Birnen, Karotten und weißen Rüben dargestellten Pektin- 25 Präparate nicht ganz frei von organischen Stickstoffverbindungen (Eiweiß, Nuclein), so daß diese und nicht die Ammoniaksalze bei den Versuchen von Fribes die Stickstofifquelle gebildet hätten. Unterwarf dieser Forscher Flachsstengel oder Teile von weißen Rüben, nachdem sie zunächst mit Wasser, dann mit verdünnten Säuren und Alkalien ausgezogen 30 worden waren, der Gärung mit dem von ihm gezüchteten Bazillus der Flachsrotte, so entsprach der Gewichtsverlust bei der Gärung ziemlich genau dem Gehalt der Objekte an Pektinsubstanzen vor der Gärung. Im Gegensatz zu Fribes kam Marmier (1) im Jahre 1899 zu dem Ergebnis, daß die bei der Flachsrotte beteiligten Mikroorganismen aerob 35 seien, eine Behauptung, welche jedoch von keinem der nachfolgenden Forscher bestätigt wurde. Allerdings geben, wie oben bereits erwähnt, Bei.jerinck und van Delden (1) an, daß ihnen mit aeroben Organismen (Bacillus snbtilis, B. mesentericus) die Flachsrotte 40 gelungen sei. Indessen fanden sie als Erreger der technischen Flachsrotte einen dem von Winogradsky und Fribes auf- gefundenen Organismus mindestens sehr ähnlichen, von den Verfassern mit ihm 45 identifizierten Bazillus, den sie Grgnulo- bacter peciinovortmi nennen, und dessen Reinzüchtung ihnen auf mit Kreide ver- setztem Malzextrakt-Agar bei Sauerstoff- abschluß gelang. Der Bazillus, der seine "V:^ 50 Sporen in endständigen Anschwellungen {Fig. 41) bildet, und dessen Inhalt sich zum Oramdobacui- pectinovorum. Teilmit Jod blau färbt, vergärt bei Ernäli- Vergr. 650. Nach Beuerinck und rung mit Pepton, Fleischbouillon oder Ei- van Delden. — '279 — weiß, das er ebenso Avie Gelatine peptonisiert, Glncose. Lävulose, Galactose, Milchzucker und IMaltose unter Bildung von wenig- ßuttcrsäure. Pektin, aus dem Wurzelstock von Gentiana lutea durch Ausziehen der mit Wasser ausgewaschenen Droge mit 3-proz. Salzsäure und Austallen dieses Aus- zuges mit Alkohol dargestellt, wird von GranuJohacfer pedinovorum auch 5 ohne Pepton u. dgl. bei Zusatz von Ammonsalzen vergoren, wie das auch A\'ino(tRxM)Sky und Fribes von ihrem Eottebazillus angeben. Wahr- scheinlich dürfte dieser Befund, wie zuvor bereits erwähnt, auf irriger Deutung der Beobachtungen infolge eines Gehaltes des Pektinpräparates an Eiweißstoifen beruhen. Die Pektose des Flachses, welche nach denio Verfassern die j\Iittellamellensubstanz des primären Rindenparenchyms und die A\'andsubstanz des Weichbastes und des C'ambiums bildet, wird von dem Organismus zunächst mittels des von ihm ausgeschiedenen Knzjans Pektosinase hydrolysiert und aufgelöst, wobei einfache Zucker- arten (Galactose, Xylose. vielleicht auch Glucose und Arabinose) ent-15 stehen. Erst die Spaltungsprodukte werden dann vergoren. Neben dem eigentlichen Erreger der Rotte, dem Gramdohader pedinovorum. finden sich bei dem technischen Rotteprozeß noch viele andere Organismen ein, auf welche später zum Teil zurückzukommen sein wird. Die letzte Untersuchung der Flachsrotte rührt von Störmer (2)20 her und ist im Jahre 1904 ausführlich veröffentlicht worden, nachdem l^ereits 1903 eine vorläufige Mitteilung aus der Feder desselben Ver- fassers (1) erschienen war. Auch er fand als Erreger der Flachsrotte einen im sporenführenden Zustande trommelschlägeiförmigen Bazillus, den er Pledridium pedinomnim nennt, und der sich mit Hilfe einer mit 25 Erbsenwurzelextrakt bereiteten Gelatine in Plattenzuchten verhältnis- mäßig leicht rein gewinnen ließ, auf solcher sogar bei Luftzutritt wuchs. Der Bazillus speicherte Granulöse und zeigte infolgedessen mit wässeriger Jodlösung Blaufärbung. In Traubenzucker- und Arabinose-Lösung wurde allerdings Granulöse nicht gespeichert. Zu seinem Gedeihen verlangtes» der Organismus Stickstoff in Form von Eiweiß oder Albumosen, gleich- gültig, welche Kohlenstoft'quelle ihm geboten wurde. Asparagin, Ammonium- salze und Nitrate vermochten seinen Stickstoffbedarf nicht zu decken, auch nicht bei Darbietung von Pektinstoft'en. Vergoren wurden von dem Organismus bei Anwesenheit von Pepton alle daraufhin geprüften Pektin- ss und Pektinsäurepräparate aus Möhren, Serradellasamen, Flachs und Hanf, ferner Reisstärke, lösliche Stärke, Dextrin, Raffinose, Rohrzucker, Maltose, Glucose, Galactose und Arabinose. Einmal unter vielen Versuchen wurde auch Xylose vergoren. Dagegen wurden Cellulose, Glycerin und arabisches Gummi nicht angegriffen. Als Gärungsprodukte entstanden bei der Ver-4o gärung von Glucose, Galactose und Arabinose außer Kohlendioxyd und Wasserstoff noch Essigsäure und Buttersäure in wechselnden Mengen, sowie Spuren von Milchsäure, und dieselben Produkte lieferten auch Gärversuche mit Pektinkörpern. Bei Vergärung ausgelaugten Hanfes wurde noch die Bildung von Valeriansäure und Spuren von Bernstein- 45 säure beobachtet. Von Feibes' Bazillus der Flachsrotte und dem damit identischen Gramdohader pedinovorum Beijerinck's und van Delden's unterscheidet sich das Pledridium pedinovorum Störmee's schon durch seine fakultative Anaerobiose sowie durch die Maßverhältnisse der Sporen. Während 50 jene des FRiBEs'schen Bazillus 1,8 X 1,2 /< messen, sind die des Pledridium 2)edinovorum stets weit größer: 2,5—3 X 1,6—2 /<. Es kann also kein Zweifel sein, daß hier verschiedene Organismen vorliegen, trotzdem — 280 — die Größenverhältnisse der Stäbchen — nach Winogeadsky-Feibes 10— 15X0,8 I«, nach Störmee 10—15x0,8 — 1 i-i — übereinstimmen, und trotzdem Stöemer die Identität seines Organismus mit den von Feibes gefundenen anzunehmen scheint. 5 Fhibes, Beijekinck und van Deldex sowie Störmee gingen bei iliren Untersuchungen von praktischen Eotten aus; meist verwendeten sie Material, das in der Lys (Belgien) in den dortigen berühmten Rott- anstalten gerottet war oder gerottet wurde. Beiireks dagegen machte seine Untersuchungen wesentlich an Hanf, der im Laboratorium gerottet 10 wurde, und überzeugte sich nur nebenbei, daß die Flora der praktischen Rotten mit der seiner künstlichen Versuche im kleinen im wesentlichen übereinstimmte. Stürmer fand sein Plectridium pedinovoruDi in rottendem Flachs sowohl belgischer wie sächsischer Rottanstalten. Außer den eigentlichen Rotteerregern finden sich bei der technischen 15 Wasserrotte natürlich noch viele Begleitorganismen ein, deren Rolle zum Teil vielleicht in einem Schutze der Rotteerreger vor der Einwirkung des Sauerstoffs zu suchen ist. Auch bei dem fakultativ anaerobiotischen Plectridium 'peciinovorum Stöemfr's soll ja die Vergärnng der Pektin- stoft'e nur bei Sauerstoffabschluß erfolgen, und dementsprechend erhielt 20 Stürmer bei Sauerstottzutritt nur dann Rotte resp. Gärung von Pektin- stoffen und anderen Kohlenhydraten, wenn er außer mit dem Plectridium 2)ectinovorum noch mit einem oder mehreren der Begleitorganismen beimpfte. Als dazu ganz besonders geeignet erwies sich das auch von Behrens bereits beobachtete Oidimn, das eine Kahmhaut auf der Rotte- 25flüssigkeit bildet. Auch schädliche Produkte der Gärung wT-rden wohl von den Begleitorganismen zerstört, wie Stürmer wenigstens für die Essigsäure feststellen konnte. Als Begleitorganismen des Rotteerregers in natürlichen Rotten stellte Stürmer außer den oidiumähnlichen Pilzen noch Hefen, ferner Bacillus fluorescens liquefaciens, Bacillus coli und 30 andere Stäbchenbakterien fest. Denitrifikation beobachtete Behrens bei der Rotte des nitratreichen Hanfes. Beijerinck und van Delden fanden dieselben Begleiter des Rotteerregers wie Stürmer und gehen insbesondere auf das neben dem Granulobacter pectinovorum in rottendem Flachs sich anhäufende Gramdohacter nrocephahmi ein, das dem ersteren nahe steht, 35 indessen Pektose nur sehr wenig angreift. Glucose, Milch- und Rohr- zucker sowie Dextrin aber selbst bei Darbietung von Ammoniurasalzen als Stickstoffquelle vergärt. Wird für stete Elrneuerung des Wassers im rottenden Flachs gesorgt, so stellt sich folgende Metabiose ein: Zunächst treten die meisten Begleitorganismen (Milchsäurebakterien usw.) 40 in dem Maße und sobald zurück, wie der Flachs ausgelaugt, seiner lös- lichen Bestandteile beranbt ist. Es häufen sich die beiden Grannlobacter- Arten an, welche die unlöslichen Eiweißstoffe der Flachsstengel vermöge ihrer kräftigen tryi)tischen Wirkung sich anzueignen vermögen. Von ihnen tritt Gramdohacter urocephalum in den Hintergrund, sobald die 45 Stärke vergoren ist, und es häuft sich jetzt allein das der Pektosegärung aufs beste angepaßte Gramdohacter pectinovorum an. Die Taurotte ist zunächst von Behrens (2) auf Grund von Labo- ratoriumsversuchen bei Hanf untersucht worden. Unter den vielen, bei den verschiedenen Arten der Taurotte gefundenen Organismen erwiesen 50 sich einige Mucorineen als befähigt, Pektinkörper zu zersetzen und die Rotte von Hanf sowie auch von Flachs zu bewirken. Bei der bei höherer Temperatur verlaufenden sommerlichen Taurotte wurde der all- bekannte und weit verbreitete Pihisopus nigricans {Mucor stolonifcr), bei — 281 — der bei niederer Temperatur verlaufenden Winterlandrotte eine von Weiimer (o) näher beschriebene echte Mucorart, Älucor hiemalis Weiimer. als Erreger der Rotte erkannt. Indem in betreif der sonstigen Eigenschaften beider Arten auf das 22. Kapitel des IV. Bandes ver- wiesen sei. m(>ge hier nur hervorgehoben werden, daß beide Mucorineen 5 insofern g-ünstig' wirken, als sie, ungleich anderen Fadenpilzen wie Bofrjjfis. Aspm/illiis, CJadosporium, deren Auftreten bei der Landrotte beobachtet wurde, Cellulose nicht angreifen, die Faser also intakt lassen. Mucor hiemalis gedeiht, ungleich anderen Mucorineen. noch bei den niederen Temperaturen des Eisschrankes, selbstverständlich weniger 10 üppig als bei Zimmertemperatur, weshalb auch die Rotte bei niederer Temperatur einen sehr langsamen Verlauf aufweist. Daß Bhizopus nigricaus Pektinstoffe, insbesondere Mittellamellensubstanz, angreift, wurde durch das Gedeihen des Pilzes auf diesem letztgenannten aus roten Rüben sowohl wie aus Flachs und Hanf dargestellten Körper 13 bewiesen, der in einer Lösung von 1 Proz. Ammoniumsulfat und 0,5 Proz. Dikaliuniphosphat lag. Der Pilz spaltet zweifellos zunächst den Pektinkörper unter Bildung der einfachen Zuckerarten (Galactose, Pentosen), die er, wie Versuche zeigten, sämtlich zum Aufbau seines Körpers verwenden kann. In der Flüssigkeit von Zuchten auf Pektin- 20 Stoffen ließen sich unter Umständen deren Spaltungsprodukte als Stoffe, welche Fehling's Lösung reduzieren, nachweisen. Dasselbe wie von dem Bhizoinis nigricans gilt auch von dem Mucor hiemalis. der durch höhere Temperaturen (Hö*^ und mehr) in der Entwicklung gestört wird. Neben den beiden Mucorineen fällt bei den Landrotten das Auf- 25 treten des durch seine Dunkelfärbung ausgezeichneten, bereits von Wiesner (1) bei taugerottetem Flaclis beobachteten Cladosporium lier- harum Lixk auf, dem Hauman (1) anscheinend eine Hauptrolle bei der Landrotte zuschreibt. Dieser Forscher fand auf Flachsstengeln, die durch Taurotte zubereitet w^aren, eine große Anzahl von Eumycetenao und Bakterien, die, wie oben bereits hervorgehoben, sämtlich die Mittel- lamellensubstanz zu lösen und somit zu rotten vermögen sollen, unter ihnen am häufigsten Cladosporiimi herharum. Bacillus coli communis, B. mesentericus, B. snUilis und Streptothrix Foersteri, daneben noch Bacillus fluorescens liquefacicns, B. mycoides, B. termo, Micrococcus roseus, 35 Benicillium glancum, Mucor mucedo. Unter ihnen wirken die Fadenpilze am kräftigsten, greifen aber leider auch die Cellulose, also die Faser- substanz selbst, an. Glücklicherweise ist diesem Beobachter zufolge der häufigste Fadenpilz der Taurotte, das Cladosporium herharum, in seinem Angriffsvermögen gegenüber der Cellulose der schwächste. Nach den 40 Untersuchungen von Behrens (2), der bereits die Einwirkung des Clado- sporium gegenüber Pektinstoffen sowohl wie gegenüber Cellulose erkannt hatte, ist dieser Pilz jedoch schon infolge seiner geringen Wachstums- intensität am Vorgange der Rotte wenig beteiligt und insofern eher ein Schädling, als er in und zwischen die Einzelfasern der Bastbündel eindringt45 und durch seine Anwesenheit eine Dunkelfärbung der Faser hervorruft. Der sog. Schwarzhanf, ein Produkt der Taurotte, verdankt seine dunkle Färbung dem Mycel von cladosporiumartigen Pilzen. Auch nach Beijerinck und van Delden (1) ist die Taurotte das Werk von Schimmelpilzen. Leider befassen sie sich mit diesem Vor- 50 gange darum nicht näher, weil er meist ein minderwertiges Produkt liefert. Dagegen ist Stürmer (2) geneigt, seinem Flecfridium peciinovorum eine Anteilnahme auch an der Taurotte des Flachses zuzuschreiben, w^eil — 282 — ihm der Nachweis des Pleciridiiim in Flachs gelang, der mittels der Rasenrotte gewonnen worden war. Bei Versuchen über Taurotte, die Steglich (l) anstellte, war indes eine Impfung des Flachses mit dem Fledridmm ohne jeden Einfluß auf den Verlauf der Rotte, während die 5 Wasserrotte durch Zusatz des Fledridimn beschleunigt wurde. Das spricht keineswegs für die Richtigkeit von Störmer's Ansicht. Wie aus dem Vorhergehenden wohl zu entnehmen sein wird, bietet die biologische Seite der Rotte noch eine große Reihe dankbarer Frage- stellungen. Herrscht nicht einmal über die Rotteerreger unserer ge- 10 wohnlichen Faserpflanzen Uebereinstimmung unter den verschiedenen Forschern, so bietet Aveiter auch die Rotte exotischer, nicht minder wichtiger Textilpflanzen (Musa textilis, Jute, Ramie usw.) ein sicherlich iruchtbares Arbeitsfeld. 15 § SO. Rotte unter Yerwendiuig von ßeinzuchten der Rotteerreger. Störungen des Verlaufes der Rotte. Sonstige Pektingäruugen. Schon bald nachdem die ersten Untersuchungen über die Wasser- i'otte des Flachses vorlagen, tauchen Bestrebungen auf, die Rotte durch Zusatz des Rotteerregers zu fördern. So berichtet Pfuhl (3) über ein in Nordamerika patentiertes Verfahren von Allison und Pennington, 20 welches das Rotten von Flachs, Ramie usw. in kürzester Zeit in jedem Wasser und zu jeder Jahreszeit bewirken soll. Es besteht einmal im Zusatz gewisser Salze, welche Kali, Kalk. Magnesia, lösliches Eisen, Mangan, Verbindungen von Stickstott' sowie Phosphorsäure und Kiesel- säure enthalten, wie sie sich in der wegen ihres Rotteproduktes be- 25 rühmten Lys und in anderen Vässern, in denen das Rotten mit Erfolg betrieben wird, finden, und welche die Entwicklung und Vermehrung des Amylobacfer, des Rotteerregers, begünstigen sollen. Falls das Wasser überhaupt nicht Keime des Rotteerregers führte, wären außer- dem diese durch eine Is leine Menge Wasser zuzufügen, das solche ent- 30 hält, und zwar im Verhältnis 1:100000. Pfuhl gibt, allerdings ohne Gewähr, an, daß über sehr günstige Resultate mit diesem Verfahren so- w^ohl bei Flachs wie bei Hanf berichtet werde. Nach der Wiener land- wirtschaftlichen Zeitung Nr. 12 von 1899 hat ferner DouMiEri eine Warmwasserrotte unter Zusatz der von ihm selbst gezüchteten Rotte- sabazillen erfunden, und endlich hat sich nach der Zeitschrift „Flachsund Leinen", Jahrgang 1901, Bd. 8, S. 1420 die erste Deutsche Ramie- Gesellschaft in Emmendingen ein Verfahren zur Isolierung der Ramie- faser aus dem Rohbast (Degummierung) patentieren lassen (D.R.P. 115743), das auf einer Rotte des Rolibastes in \A'asser unter Zusatz einer bak- 40 terienhaltigen Flüssigkeit beruht. Gewonnen wird diese, indem man Ramieabfälle in Wasser unter Zusatz von Salmiak bei 30*^ C der spontan eintretenden Gärung überläßt. Der Zusatz der vergorenen, stark al- kalischen Flüssigkeit zu dem unter Wasser liegenden Rohbast soll in kürzester Zeit vollkommene Zerstörung der die Elementarfasern ver- 45 kittenden Pektinkörper bewirken. Handelt es sich in diesen Fällen höchstens um Rohzuchten der Rotteorganismen, so gebührt Fribes das Verdienst, wirkliche Rein- zuchten in die technische Bearbeitung des Flachses eingeführt zu haben. Leider hat er seine Erfahrungen bisher nicht veröflentlicht. Sie sollen 50 durchaus günstig gewesen sein. Nicht dasselbe kann man bisher von — 283 — der Einführung des Pledridium pectinovorum in die Praxis der Wasser- rotte sagen. Wie SteCxLich (1, S. 17) mitteilt, wurde durch Zusatz von Zuchten dieser Art die Dauer der Rotte allerdings von 97 Stunden auf 70 Stunden abgekürzt. „Der Bast ist jedoch bei der Bakterien- röste etwas spröde und von geringerem Glanz als bei der Röste & ohne Bakterien (= Bakterienzusatz, Ref), so daß mithin die Qualität desselben beeinträchtigt ist." Das Verfahren bedarf also wohl noch des weiteren Ausbaues. Nach Stöemer's (2) eigenen Angaben wurde durch die Anwendung des Flecindium pectinovorum nicht nur eine sehr wesentliche Verkürzung lo der Dauer der Rotte erreicht, sondern auch die Qualität des Rotte- produktes und die Ausbeute günstig beeinflußt. Dabei war allerdings von wesentlicher Bedeutung die gleichzeitig mit dem Zusatz der Rein- zucht von Fledridinm sowie eines ausgewählten Nebenorganisnius er- folgende Zugabe von Kalk oder Soda, um die bei der Rotte entstehenden is Säuren zu binden. Immerhin ließ sich feststellen, daß auch der Zusatz des Plectridinm u n d des Nebenorganismus ohne Kalk- oder Sodagabe bereits den Prozeß begünstigte, nicht aber der Zusatz von Plectridinm allein. Erst durch Anwendung sowohl der Neutralisation als auch der Impfung nebeneinander wird nach Störmer die erstrebte Verbesserung 20 der Rotte erzielt. Nicht ganz in Einklang scheint allerdings der von Störmer vorgeschlagene Kalkzusatz mit der allgemeinen Ansicht der Praktiker zu stehen, daß hartes, kalkhaltiges Wasser zum Rotten weniger brauchbar ist als weiches. Spielt also schon bei Stürmer die Impfung bei der Verbesserung 25 der Rotte eine etwas sekundäre Rolle, so suchen Beijeri.nck und VAN Delden (1) jene überhaupt nicht durch Impfung zu erreichen, sondern dadurch, daß sie die Verhältnisse für eine Anhäufung des Gramdobacter pectinovorum so günstig als möglich gestalten. Dazu dient außer einer genügend hohen Temperatur, die auf Grund praktischer Er- 3» fahrungen noch näher zu bestimmen ist (25 — 35" C), insbesondere auch eine stetige allmähliche oder doch zum mindesten eine rechtzeitige ein- malige Erneuerung des Wassers, so daß man wenigstens die mit den ausgelaugten wasserlöslichen Bestandteilen des Flachses gesättigte Flüssigkeit nach 24 Stunden entfernt. Es wird dadurch die Entwick-35 hing der Milchsäure- und der Buttersäurebakterien hintangehalten, da- gegen die des eigentlichen Rotteerregers, zunächst allerdings auch des Gramdobacter urocephalum, gefördert. Empfehlenswert ist es auch, nach dem Ablassen der Auslaugungsflüssigkeit dem Flachs eine gewisse Menge guten, an Keimen des Granidobacter pectinovorum reichen Rottewassers 40 aus einer vorhergehenden Rotte zuzusetzen. Bevor man über gutes Rotte wasser verfügt, wird man sogar 24 Stunden nach der ersten Er- neuerung des AVassers dieses mit Vorteil nochmals durch frisches er- setzen. Von Felilern der Rotte ist die Dunkelfärbung taugerotteter Fasern 45 durch das Mycel von Cladosporimn bereits erwähnt worden. Ein anderer Fehler, der besonders bei der Wasserrotte leicht vorkommt, ist das Ueberrotteu der Textilpflanzen. das darin besteht, daß die Rotte zu lange ausgedehnt worden ist und die Faserstränge in die Einzelfasern zerfallen, weil inzwischen auch die Intercellularsubstanz der Faserstränge 50 mehr oder weniger stark zersetzt worden ist. Das Ueberrotten ist nach Omelianski (1) ein Werk der Rotteerreger selbst, die bei zu langer Dauer des Rottens auch die schwer angreifbare Intercellularsubstanz — 284 — der Faserstränge selbst auflösen. Erklärlich wird das durch die Be- obachtung Stöemee's (2), daß auch die mit Eeagentien auf Holzstoff die Ligninreaktion gebenden Mittellamelleu der Faserstränge Pektinsubstanz enthalten. Um ein gutes Produkt zu erzielen, ist es also notwendig, die öEotte rechtzeitig, nämlich dann, wenn die Faserbündel isoliert sind, und ehe die Kittsubstanz der Fasern angegriffen ist, zu unterbrechen. Nur für die Papierfabrikation ist der Zerfall der Faserstränge in die Einzel- fasern erwünscht und sogar notwendig. Heutzutage wird diese Zer- legung künstlich auf chemischem Wege durch Kochen des Rohmaterials 10 (Lumpen u. dgl) mit x'Vlkalien erreicht. Früher verwandte man dazu indessen nach Hoyer (1, S. 55) auch häufiger als jetzt einen biologisch noch nicht studierten Gärungsvorgang, den man die in Haufen gesetzten Lumpen durchmachen ließ. Der von Hoyer dieser Macerierung zuge- schriebene Zweck, den den Hadern anhaftenden Schmutz zu entfernen, 15 ist jedenfalls nicht der einzige; viel wesentlicher für die Papierfabri- kation erscheint die durch den Prozeß herbeigeführte Lösung der Einzel- fasern aus dem Verbände der Faserbündel. Daß bei zu langer Dauer der Wasserrotte auch die Bakterien der Cellulosegärung sich entwickeln und Teile der Fasern zerstören können, 20 sei, unter Hinweisung auf Omelianski's Arbeit (1), nur kurz erwähnt. Es ist bereits im Eingange dieses Kapitels betont w^orden, daß die Pektingärung überall dort eine Eolle spielt, wo Pflanzenteile verfaulen oder verwesen. Eine unmittelbar in den Interessenkreis des Menschen eingreifende Eolle spielt die Zerstörung von Pektinstoffen unter anderem 25 bei der Fäulnis des Obstes, der Kartoffeln, Eüben und anderer Wurzel- früchte. Es sei in dieser Beziehung hier auf die einschlägigen Kapitel dieses Handbuches (Bd. IL Kap. 20 und Bd. V, Kap. 3) verwiesen. Daß gewisse pektinvergärende Bodenorganismen die Samen der Hülsenfrüchte (Lupinen, Erbsen, Bohnen usw.) im Boden angreifen und durch Fäulnis 30 zerstören können, darauf hat Htltner (1) hingewiesen. Auf Böden, welche an dei-artigen Organismen reich sind, kann dieser Befall zu voll- ständigen Mißerfolgen mit Leguminosensaaten führen und den Legu- minosenbau geradezu in Frage stellen. Nach Stürmer (2) ist auch das Pledridium peciinovorum imstande, die von Hiltneb beschriebenen Er- 35 scheinungen hervorzurufen. Wir werden auf sie noch im 17. Kapitel dieses Bandes zurückzukommen haben. Pektingärungen spielen jeden- falls auch eine Eolle bei dem sog. HALLE'schen Verfahren (Sauerverfahren) der Bereitung von Weizenstärke und bei dem VciLKER'schen Eottungs- verfahren (s. S. 267) der Kartoffelstärkefabrikation, Verfahren, die von 4üWkhmer(2) vom biologischen Standpunkte aus kurz und ganz allgemein behandelt sind. Bei beiden werden die Zellwände des AA'eizenendosperms, bzw. der Kartoffelknollen durch einen (4 ärungs Vorgang aufgelöst, und dieser Zersetzung geht jedenfalls ein Zerfall der Zellen durch Auflösung der Mittellamellensubstanz voraus. Weiter verschwinden dann auch die 45 Protein Stoffe des Zellinhalts, so daß nur die Stärkekörner übrig bleiben. Auch bei der auf Java üblichen Bereitung von Speisen aus Sojabohnen mittelst des Asperfjillus Wentii zufolge Wehmer (1) und aus Erdnüssen mittelst (\%Y Monilia sitophild (Mont.) Sacc. zufolge Went (1) spielt neben der teilweisen Zersetzung der Eiweißstoffe und der Zellmembranen wohl 50 auch die Zerstörung der Mittellamellen und die infolgedessen eintretende Vereinzelung der Zellen eine Eolle. j\[an vergleiche darüber das 11. und das 16. Kapitel des IV. Bandes. — 285 — Literatur zum Kapitel Die Pektiugänmg'. *Allmaun, [l) Wagners Jahresbericht ü. d. Fortschritte d. ehem. Technologie, 1855, Bd. 1, S. 279. *Bauer, R. W., (1) J. f. prakt. Chem., 1884, Bd. 138, S. 367; Landw. Versuchsstationen. 1892, Bd. 41, S. 477. * Behrens, J., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1898, Bd. 4, S. 514. — (2) Ebenda, 1902. Bd. 8, S. 114. — (3) Ebenda, 1903, Bd. 10, S. 524. *Beijeriiick, M. W., und van Beiden, A., Over de bacterien, Avelke bij het roten van vlas werkzaam zijn. Kon Ak. v. Wetensch. te i\msterdara. Verslag van de Gewoue Vergadering' der Wis- eu Natuurk. Afd. van 19 Dec. 1S03, Deel 12, S. 673. * Bertrand, G., und Mallevre, A., (1) Coniptes rend. de l'Ac, 1894, Bd. 119, S. 1012. — (2) Ebenda. 1895, Bd. 120, S. 110. - (3) Ebenda, 1895, Bd. 121, S. 726. •* Bour- quelot, Em.. (1) Comptes rend. de l'Ac, 1899, Bd. 128, S. 1241. *Bourquelot, Em., und Herissey, H., (1) Compt. rend. de TAc, 1898, Bd. 127, S. 191.— (2) Journ. pharm, et chim., 1899', 6. ser., Bd. 9, S. 281. *Braconnot, (1) Ann. de chim. et de phys., 18:^5, 2. ser. Bd. 28, S. 173. *Briosi, G., und Tog-nini, Ph., (1) Intorno alla anatomia della canapa (Cannabis sativa L.) II. Organi vegetativ!. Milano 1896. *€arles. F., (1) Journ. pharm, et chim., 1900, 6. ser., Bd. 11, S. 463. M)evaiix, H., (1) Mem. de la Soc. des Sc. phys. etnat. de Bordeaux, 1903, 6. ser., Bd. 3, S. 89; Bot. Centralbl, 19U4, Bd. 96, S. 1. *Duclaiix, P., (1) Traite de Microbiologie, IL Paris 1899. *Freniy, (1) Journ. de Pharm., 1840, 2. ser., Bd. 26, S. 368; Ann. de chim. et de phys., 1848, 3. ser., Bd. 24, S. 5. *(;ayand, (1) Compt. rend de l'Ac, 1902, Bd. 135, S. 537. *(iran, H. H., (1) Studien über Meeresbakterien II. Bergens Museums Aarbog, 1902, Nr. 2. *Haunian, L., (1) Ann. Pasteur, 1902, Bd. 16, S. 379. *Hayenstein, (1) J. f. Landwirtscliaft, 1875, Bd. 23, S. 30. * Hebert, H.. (1) Aunales agron., 19U0, Bd. 26. S. 34. * Herissey, H., (1) Revue generale de Bot., 1903, Bd. 15, Nr. 176/179. * Herzfeld, (1) Ztschr. d. Vereins f. Rübenzuckerind., 1892, S. 295 u. 667. *Hlltner, L., (1) Arb. aus der biol. Abt. f. Land- und Forstwirtsch. am Kais. Ges.-Amt, 1902, Bd. 3, S. 1. *Hodges, J. F., (1) Dinglers Journ., 1856, Bd. 142, S. 306; Wagners Jahresh. ü. d. Fortschr. d. chem. Technologie, 1856. Bd. 2, S. 90. *Hölinel, Fr. von, (l) Mikroskopie der techn. ver- wendeten Faserstoffe. Wien, Pest, Leipzig 1887. *Hoyer, Egb., (1) Die Fabrikation des Papieres. Braiinschweig 1887. * Jensen, Hj., (1) Centralbl. f. Bakt, 2. Abt., 1900, Bd. 6. S. 646. *Kocli, A., (1) Kochs Jahresber., 1890, Bd. 1, S. 137. *Kolb, J., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1868, Bd. 66, S. 1024; Wagners Jahresber. ü. d. Leistungen der chem. Technol. f. 1868, Bd. 14, S. 611. * Kramer, E., (1) Oesterr. landw. Centralbl., 1891, Heft 1, S. 117. *Mangln, L., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1888, Bd. 107, S. 146. — (2) Recherches anatomiques sur les composes pectiques chez les vegetans; Journ. de Bot., 1892, S. 206 u. 1893, S. 37. *Marmier, L., (1) Le rouis.sage du lin. Miscellauees biologiques dediees au Professeur Giard. Paris 1899, S. 440; ref. Bot. Centralbl., 1900, Bd. 83, S. 90. * Meyer, A., (1) Flora 1897, Bd. 84, S. 186. * Müller, Hugo, (1) Die Pflanzenfaser und ihre Aufbereitung für die Technik (Amtl. Bericht über die Wiener Weltausstellung, 1873, Bd. 3, Abt. I, 2). Braunschweig 1876. *Oniellanski, W., (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1904, Bd. 12, S. 33. * Pfubl, E., (1) Karmarsch und Heerens Techn. Wörterbuch, 3. Aufl., Bd. 3, S. 510. — (2) Fortschritte in der Flachsgewinuung. Riga 1886. — (3) Weitere Fortschritte in der Flachsgewinnung. Riga 1895. *Praz- mowski, A., (1) Bot. Ztg., 1879. Bd. 37, S. 414. — (2) Untersuchungen ü. d. Entwickelungs- gesch. u. Fermeutwirkung einiger Bakterienarten. Diss. Leipzig 1^80. *Reichardt, (1) Ber. d Deutsch. Chem. Ges.. 1875, Bd. 8, S. 808. *Richard, ( 1 ) Die Gewinnung der Gespinnst- fasern. Braunschweig 1881. *Royle, J. Forbes, (1) The fibrous plants of India. London 1855. *Sanioggla, M., (1) Le Staz. sperim. agr. ital., 1898, 5. ser., Bd. 31, S. 353; ref. Bieder- manns Centralbl., 19U0. Bd. 29, S. 602 und diem. Centralbl, 1898, IL, S. 1106. *Saiva- nuira, S., (1) Bull, of the Coli of Agric Tokio, 1902, Bd. 5, S. 259; ref. Chem. Centralbl, 1902, II, S. 1328. *Scbeibler, (1) Ber. d. Deutsch Chem. Ges., 1868, Bd. 1, S. 59 u. 108; 1873, Bd. 6, S. 612. * Schöne, A., und Tollens, B., (1) J. f. Landwirtschaft, 1901, Bd. 48, S. 349. * Schulte im Hofe, A., (1) Der Tropeupflanzer, 1902, Bd. 6, S. 295. ^''Tan Senus, A. H. C , (1) Bijdrage tot de kennis der cellulosegisting. Diss. Leiden 1890. * Steglieh, d) Ber. über d. Tätigkeit der landw. Abt. der Kgl Versuchsstation für Pflanzen- kultur in Dresden im Jahre 1903. * Stornier, K., (1) Mitteilungen der Deutsch. Landw.- Ges., 1903, Bd. 18, S. 193. — (2) Ueber die Wasserröste des Flachses. Leipziger Diss., Jena 1904. *van Tieghem, Ph., (1) Bull, de la Soc bot. de France, 1877, Bd. 24, S. 128. — (2) Ebenda, 1879, Bd. 26, S. 25; Comptes rend. de l'Ac, 1879, Bd. 88, S. 205. — (3) Comptes rend. de l'Ac, 1879, Bd. 89, S. 5. * Tollens, B., (1) Ber. d. Deutsch. Chem. Ges., 1901, Bd. 34, S. 1434. *Tromp de Haas, R. W., (1) Untersuchungen über Pektinstoffe, Kokosschalen und Oxycellulose. Diss., Göttingen 1894. * Wehnier, C, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1896, Bd. 2, S. 140. — (2) Chem.-Ztg., 1898, Bd. 22, S. 1079. — 286 — — (3) Annales mycolos^ici , 1903, Bd. 1, S. 37. *Went, F. A. F. C, (1) Centralbl. f. Bakt., 2. Abt., 1901, Bd. 7, S. 544. *Wiesner, J., (1) Eohstoffe des Pflanzenreiches. Leipzig 1873. *Wino^ra(lsky, S., (1) Comptes rend. de l'Ac, 1895, Bd. 121, S. 742. *Wohl lind Nissen, (1) Ztschr. d. Vereins f. Rübenzuckerind., 1889, S. 924. (Manuskript-EMauf : 11. Nov. 1904.) 11. Kapitel. Holzzerstörende Pilze und Haltbarmachung des Holzes. Von Dr. C. Freiherr von Tübeup, Professor an der Uuiver.sität und Vorstand der botan. Abteilung der Kgl. forstlichen Versuchsanstalt zu München. (Mit Tafel VIII und IX.) § 81. Die V^erholzung der Membran iiiid die Zersetzung derselben durch höhere Pilze. Man nahm früher an, daß die Bihlnng verholzter Zellmembranen dadurch zustande komme, daß eine Einlag-ernng verholzender Stotfe in 5 die Cellulosemembran (zwischen die Micelle dieser Membran) stattfände. Die verholzenden Stoife belegte man mit dem Namen Lignin oder be- zeichnete sie als die inkrustierenden Substanzen. Ihre Menge wurde dadurch bestimmt, daß man sie aus dem Holzkörper befreite — wie das bei der Herstellung von Papier mit verschiedenen Mitteln (Natron- 10 verfahren, Sulfitverfahren) technisch geschieht. Es bleibt dann eine von diesen inkrustierenden Substanzen befreite Cellulose übrig. In ähnlicher Weise dachte man sich den Vorgang bei der Trennung der inkrustierenden Substanzen von einer übrig bleibenden Cellulose- membran durch die Enzyme höherer Pilze. Und da sich bei den ein- lözelnen holzbewohnenden Pilzen große Verschiedenheiten in der Art dieser Trennung von Cellulose und inkrustierenden Substanzen, der x4uflösung der Cellulose und dem Verbrauch dieser Stoffe als Nährmittel zeigten, so schloß man, daß wohl jeder der holzzersetzenden Pilze ein ihm eigen- tümliches Enzym mit besonderem Auflösungsvermögen besitze. 20 Auch heute ist eine völlige Klarheit über den chemischen Aufbau der verholzten Membran nicht erreicht und die Art der Enzym wii'kung höherer Pilze auf die verholzte Membran noch ungenügend bekannt (s. Zeisel [1] ). Behandelt man Holz mit dem ScHULZE'schen Mazerations- gemisch (verdünnte Salpetersäure und chlorsaures Kali bei höchstens 25 15" C und 14-tägigem Stehenlassen), so gehen die sogenannten inkrustie- renden oder Ligninsubstanzen fast gänzlich in Lösung und es bleiben von ihnen bei der befreiten Dextrosocellulose nur Spuren zurück. Die Dextrosocellulose dagegen wird von dem ScHULZE'schen Gemische fast gar nicht angegriffen und es wiid von ihr nur sehr wenig zur Lösung 30 gebracht. Dagegen gehen besonders bei den Laubhölzern Wandbestand- teile anderer, löslicher Cellulosen mit den Ligninsubstanzen weg (Zeisel [1]). In der Mikroskopie und bei der Anwendung mikro- — 287 — chemischer Reaktionen pfleot man den nach Anwendung- des Schulze- schen Mazerationsgemisches verbleibenden Membranteil kurz als Oellulose. die gelösten Stolie aber mit dem Sammelnamen Lignin zu be- zeichnen. Die von den Ligninsubstanzen befreite ^Membran des Holzkörpers 5 zeigt dieselben chemischen Reaktionen wie die nicht verholzenden Membranen. So die violette oder lila Färbung der Membran nach Be- handlung mit Chlorzink-Jodlösung oder mit Jod und konzentrierter Schwefelsäure. Die Cellulosememl)r.iii läßt sich in Kupferoxyd- Ammoniak lösen und 10 aus dieser Lr»suug mit Säuren wieder fällen. Auch in konzentrierter Chlorzink-Salzsäure und in konzentrierter Schwefelsäure ist sie löslich, nicht aber in verdünnten Säuren und Alkalien. Man kann bei verdickten Cellulosemembranen Verschiedenheiten in der Reaktion der primären, sekundären und tertiären M emb ran lam eile unterscheiden. 15 Diese Verschiedenheit kommt nach Mangin daher, daß die primäre Lamelle (die Trennungsschicht) hauptsächlich aus Pektinstoifen (pektinsaurem Kalke besonders) besteht. Diese sind in Alkalien löslich, wenn man die Membranen vorher in verdünnte Säuren gebracht hat. Die primäre Lamelle zeigt daher die Chlorzink-Jodreaktion nicht, während diese bei der fast 20 nur aus Cellulose bestehenden tertiären Membran sehr deutlich ist. Die sekundäre, (die verdickte) Membran besteht aus Cellulose, welche zwar noch reich an Pektinstoifen ist, die Chlorzink- Jodreaktion aber deutlich gibt. Auch die Intensität der Färbung mit Farbstotfen ist bei den drei Lamellen eine verschiedene und zeigt die Zunahme der Cellulose von 25 der primären zur tertiären Membran und dementsprechend die Abnahme der Pektinstofte. üeber die Chemie der Cellulosemembran und die Cellulosegärung vgl. das 9. Kapitel vorliegenden Bandes, ferner Czapek (3). Die verholzte Membran unterscheidet sich sowohl bezüglich ihrer Löslichkeit wie ihrer Farbenreaktion deutlich von der Cellulosemembran. so Sie zeigt aber ebenfalls Verschiedenheiten ihrer drei Lamellen. Die primäre Lamelle gibt die für Holz charakteristischen Farben- reaktionen am deutlichsten. Die tertiäre (Innen-)Lamelle zeigt dagegen oft deutliche Cellulose- und nicht die Holzreaktion. Die sekundäre (ver- dickte und vielfach mit spiraligen Leisten versehene Schicht) zeigt die 35 Holzreaktionen deutlich, kann aber auch Cellulosereaktion geben. Die gebräuchlichsten Holzreaktionen sind besonders: Die (von AViesxer ge- fundene) Rotfärbung nach Behandlung mit Phloroglucin und Salzsäure, und die Gelbfärbung nach Behandlung mit salzsaurem oder schwefelsaurem Anilin. Eine große Anzahl weiterer Reaktionen hat Czapek (1) zusammen- 4o gestellt. Ueber die Chemie der verholzten Membran vgl. auch Czapek (3). Behandelt man die verholzte Membran mit dem ScnuLZE'schen Ge- misch von chlorsaurem Kali und Salpetersäure, wodurch, wie oben er- w^ähnt, die Cellulose frei wird und ungelöst erhalten bleibt, während die anderen Membranbestandteile gelöst weggeführt werden können, 43 dann ist auf mikroskopischen Schnitten die primäre Lamelle fast gänzlich gelöst, während die sekundäre und die tertiäre Membran erhalten blieben, deutlich Cellulosereaktion geben und in Kupferoxyd-Ammoniak sich lösen, was die unveränderten, verholzten Membranen nicht tun. Ist also bei einem Holze die sekundäre Membran nicht verholzt sondern nur aus so Cellulose, dann wird diese Membranlamelle in Kupferoxyd- Ammoniak in Lösung gehen. Dies ist aber z. B. bei Pinus Strohus und nach Pütter (1) bei den Fasern von Laubhölzern der Fall. Wie Pottee (1) nämlich — 288 — zeigte, bleibt häufig- die Verdicknngsschiclit der Laiibholzfasern , und besonders bei den Wurzeln, in unverholztem Zustande, worauf bei der Beurteilung von Zersetzungserscheinungen zu achten ist. Ja Potter meint, lokale Bedingungen des Bodens und Klimas schienen in einigen 5 Fällen die völlige Verholzung zu verzögern, die unverholzten Membranen befänden sich in einem Stadium gehemmter Entwicklung und manche Bäume seien dadurch konstitutionell schwach und empfänglich für Pilz- angriffe. Er bemerkt auch, daß, wenn man Holzspäne in Wasser koche, ein Extrakt gewonnen wird, das wie Holz reagiere. 10 Nach den neueren Untersuchungen von Czapek (1) sind nicht die sog. Ligninsubstanzen die Träger der Ligninreaktionen, sondern Träger dieser Eeaktion ist allein das Hadromal, ein aromatischer Aldehyd, der mit der Cellulose in chemischer Verbindung ist als Hadromalcellulose-Aether. Hadromal macht nur 1 — 2 Proz. der Trockensubstanz des Holzes unserer 15 Waldbäume aus, ist aber in den verholzten Membranen des Holzkörpers unserer Waldbäume zumeist an Cellulose gebunden, zum Teil aber auch frei und direkt extrahierbar. stets vorhanden. Nach seiner Zerstörung treten die vorher genannten Holzstoffreaktionen nicht mehr ein, dagegen zeigen verholzte Membranen dann immer noch die von Mäule (1) ent- 20 deckte rote Manganatreaktion. (Behandeln mit übermangansaurem Kali, Auswaschen mit Wasser, Zusatz von Salzsäure, Auswaschen, Zusatz von Salmiakgeist : Eintritt der Eotfärbung bei verholzten Membi-anen.) Fabee (1) weist nach, daß auch nicht verholzte Zellwände die Hadromal- reaktion geben und daß andererseits nicht in allen verholzten Membranen 25 Hadromal vorkommt. Die Kaliumperm anganat-Reaktion versagte bisher nicht als Holz- reagens, doch ist nicht bekannt, welcher chemische Körper die bei dieser Reaktion auftretende Rotfärbung des Holzes bedingt. Lindroth (1) er- hielt bei Laubhölzern immer eine sehr deutliche, bei Nadelholz aber fast 30 keine Permanganatreaktion. Graee (1) hält die WiEsNEE'schen Reaktionen für die Reaktionen auf Vanillin und für empfindlicher als die Reaktionen von Mäule. Der Begriff" „Hadromal" sei als Bezeichnung des chromo- genen Körpers der Holzsubstanz als Individualbegriö' zu streichen und wäre höchstens als Kollektivname für die von ihm konstatierten Be- 35 standteile der Holzsubstanz (Vanillin, Methylfurfurol , Brenzkatechin) aufzufassen. Czapek (3) bleibt demgegenüber auf seiner Annahme be- stehen. Der Gehalt an Cellulose beträgt nach Zeisel (1) im Holze unserer Waldbäume 47 — 62 Proz. der Trockensubstanz. Demnach bleiben 40 für die durch das ScHULZE'sche Gemisch gelösten sog. Ligninsubstanzen 38—53 Proz. Von diesen sind als Holzgummi 8—26 Proz., Ligninsäuren 12 — 14 Proz., Hadromal 1 — 2 Proz. bestimmbar. Es beträgt demnach der Cellulosegehalt etwa die Hälfte der Trockensubstanz des Holzes der Waldbäume, so z. B. bei der Rotbuche: 44 — 52 Proz.. Holzgummi (mit 45 kalter Natronlauge extrahiert) 22 — 26 Proz., mit heißer, konzentrierter Natronlauge extrahierte Stoffe: 18 — 24 Proz., und Asche 1,52—1,76 Proz. In Nadelhölzern findet sich dagegen nur wenig Holzgummi, welches von Wheeler und Tollens als Xylan, ein Pentosenderivat, bezeichnet wird. Holzanalysen von Chevandier ergaben, berechnet auf das absolut 50 trockene und aschenfreie Holz: C : 49,9—56.9 Proz.. H : 6—6,6 Proz., N : 0,9 bis 1,5 Proz., : 37,4—43,1 Proz. Analysen von Daube ergaben für inneres Holz ohne Rinde (aus Bi-usthöhe entnommen) einer 60-jährigen Fichte berechnet auf asclienfreie, trockene Substanz : 48,82 Proz. Kohlen- — 289 — Stoff. 5,82 Proz. Wasserstoff und 45,36 Proz. Sauerstoff und Stickstoff; für eine lOOjälirig-e \VeiL)tanne: 51.43 Proz. Kohlenstoff, 5,96 Proz. Wasser- stoff und 42,61 Proz. Sauerstoff und Stickstoff; für Kernholz einer 100- jährigen Kiefer: 51.64 Proz. Kohlenstoff, 6.14 Proz. Wasserstoff und 42.22 Proz. Sauerstoff und Stickstoff, während reine Cellulose 44.4 Proz. s Kohlenstoff, 6,2 Proz. Wasserstoff' und 49.4 Proz. Sauerstoff enthält. Weitere Analj'sen s. bei Czapek (3). Der Wassergehalt frischen Holzes beträgt 20—61 Proz. des Frischgewichtes. Man hat bisher aus der blau- grünen Reaktion, die verholzte Membranen nach Behandlung mit Phenol- salzsäure am Sonnenlichte zeigen, auf die Gegenwart von Coniferin undio aus der gelben Eeaktion nach Behandlung mit Thallinsulfat auf die Gegenwart von Vanillin geschlossen. Czapek (1) bestreitet aber neuerdings das Vorkommen von Coniferin im Holze, während Gräfe (1) au dem Vorkommen von Coniferin und Vanillin im Holze festhält. Die nach Baumteilen und Holzarten wechselnde Asche, die im Durchschnitt etwa 15 2 Proz. der Trockensubstanz beträgt, besteht vorwiegend aus kohlen- saurem Kalk und kohlensaurem Kali. Als Nährstoffe für holzbewohnende Pilze kommen noch die im Leitungswasser gelösten anorganischen und organischen Stoffe, besonders Zucker in Betracht, ferner der Inhalt der Parenchymzellen an Stickstoff- 20 reichem Plasma, an Stärke, Zucker, Oel, Gerbstoff usw. Besonders große Verschiedenheiten zeigen die Hölzer an Gerbstoff, der auch in den toten Organen abgelagert wird und in schwer löslichen Modifikationen vor- kommt, sowie der Gehalt an Farbstoffen. Letztere sind besonders im Kernholz der Bäume vertreten. 25 Es sind demnach im Holze genügende Mengen von Nährstoffen für zersetzende Pilze vorhanden. Insbesondere sind Kohlenhydrate vorzüg- lich als Cellulose, dann im Lignin, in der Stärke und im Zucker geboten. Stickstoff ist wohl in Resten des lebenden Zellinhaltes auch noch in den toten Organen, die beim Nadelholze die Hauptmasse ausmachen, vor- 30 banden, ferner in reichlicher Menge im plasmareichen Parenchym, was bei manchen Bäumen, z. B. den Tannen, nur in den Markstrahlen ver- treten ist, bei Laubhölzern aber als Strang- und Strahlenparenchym einen großen Prozentsatz der Holzmasse beträgt. Da diese Zellen im Sommer reich an Zucker sind, bietet ein im Sommer gefälltes Laubholz, 35 wie z. B. die Buche, ein vorzügliches Nährmittel für die verschiedensten Pilze und zeigt schon bald nach der Fällung alle möglichen Farben der angesiedelten Pilze, die zunächst in die Markstrahlen eindringen und sich dann weiter verbreiten. In der Praxis nennt man diesen Vorgang schnellen Pilzbefalles, der Verfärbung und Zersetzung das Vermucken40 des Holzes. Wollen aber die Pilze diese Stoffe sich nutzbar machen, dann müssen sie sich einen Weg durch die Zellwände bahnen. Dies kann teils auf mechanischem, teils auf chemischem AVege erfolgen, worauf schon A. de Baey (2) hinwies. Experimentell stellte Miyoshi (1) fest, daß den durch 45 Chemotropisraus (s. Bd. I, Kap. 17, § 104) gereizten Hyphen ein mecha- nisches Durchbohren von Cellulosemembranen (und sogar von zarten Goldhäutchen) möglich ist. Mit dem mechanischen Durchbohren dürften aber in der Regel chemische Auflösungsprozesse verbunden sein. Je weniger letzteres der Fall ist und je elastischer die Membran ist, umso so mehr werden die Durchlochungen der Membranen durch Pilzfäden nach Absterben der letzteren sich wieder schließen und somit unsichtbar w^erden. Je mehr aber chemische Auflösungen stattfinden, um so größer LAFAR, Handbuch der Technischen Mykologie. Bd. III. 19 — 290 — und deutlicher bleiben die Durclilochung-en besonders der verholzten Membrane erhalten. Angaben über Cellulosezersetzung- und Bildung- celluloselösender Enzyme durch Eumyceten sind schon im § 75 des 9. Kapitels des vorliegenden Bandes gemacht worden, auf welche hier 5 nur kurz rückverwiesen sei.^) Bei den holzzerstörenden Pilzen mußten ihrer AVirkung nach ver- schiedene Enzyme angenommen werden; es ist aber erst durch die Untersuchungen Czapek's (2) gelungen, solche näher kennen zu lernen. Er isolierte aus dem Mycele des Hausschwammes, MeruUus lacrymans, 10 ein Enzym ,.Hadromase", welches die ätherartige Hadromalcellulose- Verbindung der Holzmembran spaltet, so daß Hadromal frei und extra- hierbar wird. Ein gleiches gelang bei Fleurotus imlmonarins. Da das Hadromal, der Träger der Ligninreaktion, von den Pilzhyphen offenbar nicht oder nur in geringer Menge aufgenommen wird, zeigt das vom 15 Hausschwamm zersetzte Holz — wie Haetig schon hervorhob — noch deutliche Lignin-, d. h. also Hadromalreaktion. Da aber das abgespaltene Hadromal in Lösung geht, zeigt der alkoholische Auszug des zersetzten Holzes nach Czapek dieselbe Reaktion deutlich. Die holzzerstörenden Pilze zeigen aber nach den Untersuchungen Hartig's bezüglich des 20 Grades ihrer Fähigkeit, die Cellulose frei zu machen oder in der Holzmembran ganze Löcher gleichmäßig zu veranlassen oder die Zer- setzung in anderer Weise zu bewerkstelligen, große Verschiedenheiten, ja es ermöglichen schon die äußeren Bilder der Zersetzungserscheinungen des Holzes, einen Schluß auf die Spezies des Zerstörers zu ziehen. 25 Da bei den Zerstörungen nicht bloß der Hadromalcellulose-Aether gespalten, sondern die frei gewordene Cellulose auch wieder gelöst und verbraucht wird, muß ein zweites Enzym angenommen werden, welches Czapek Cytase nennt, während Kohnstamm die Bezeichnung Cellu- lase vorzieht. Letzterer hat von einigen holzzersetzenden Pilzen (Merulius ^) Die auf Cellulose lebenden Pilze kommen auch bei der Stockfleckenbildung Ton Papier und Leiuenstoffen in Betracht, es sind aber bisher nur die Stockflecke der Wollstoffe beschrieben worden, über welche, weil sie technisch von Wichtigkeit sind, einige geleoentliche Bemerkungen angefügt werden mögen. Unter Stock versteht man auch nach Kalmann (1) helle verfärbte Stellen der Wollhaare gefärbter Schaf- wollwaren. Kalmann erzeugte auf einem weißen Tuche dadurch Stockflecke, daß er es in angefeuchtetem Zustande um ein vermodertes Holzstück wickelte und das ganze im Feuchtraum bei 40° C einige Tage beließ. Von den so erzielten Flecken wurden Agarkulturen angelegt. Eine der sich hier entwickelnden Kulturen wurde auf Tuch- rauster geimpft und erzeugte daselbst helle Flecke. Schwach saure oder mit Methylen- blau gefärbte Stücke wurden nicht fleckig. Kalmann zieht aus seinen Beobachtungen folgende Schlüsse: „1. Der Stock wird durch eine Bakterienart hervorgerufen. 2. Die Stockbakterien sind gegen verdünnte Säuren, sowohl anorganische Avie organische, sehr empfindlich. 3. In saurer Flotte gefärbte Stücke werden vor dem Auswaschen der Säure nicht stockig. 4. Wenn sich in auf saurer Flotte ausgefärbten Stücken nach dem Färben Stockflecken zeigen, so waren diese schon im ungefärbten Stücke vorhanden. Bei Verwendung von Beizenfarbstoffen kann das Erkenntlichwerden der Stockflecken auch erst nach längerer Zeit erfolgen. 5. Am schnellsten entwickelt sich der Stock auf schwach alkalischen küpenblauen Stücken. 6. Indigo wird von den Stockbakterien tat- sächlich zerstört, und die hellen Flecken sind entweder ganz oder zum Teile darauf zurückzuführen. Bei vielen anderen Farbstoffen ist aber die Entstehung der lichten Flecken durch die Zerstörung der Wollhaare zu erklären. 7. Manche Farbstoffe, wie z. B. Methylenblau, wirken gegenüber den Stockbakterien direkt antiseptisch, so daß sich auf mit solchen Farbstoffen gefärbten Tuchen trotz alkalischer Keaktion derselben kein Stock entwickelt." — Wehmer (1) züchtete aus gefärbtem Wollenzeug, welches beim Lagern in Indien mattgraue Flecke bekommen hatte, einen grau-grünen Schimmel, der sich in der überwiegenden Zahl von Fällen als Aspergillus fumigatus Fres. erwies. Infektionen zur Erzielung von Flecken wurden jedoch nicht ausgeführt. — 291 — lacrymans, Agaricus melJeus. Pohjporns squamosus) noch eine Reihe anderer Enzj^me in Mycel und Friichtkörpern nachgewiesen. Nach seinen An- gaben ist es die Amylase. die den befallenen Hölzern die Stärke ent- zieht, das Emulsin dürfte seine Wirkung u. a. auf das Coniferin der Conifei'enhülzei- und das Aesculin der durch Polyporus squamosus er- 5 krankten Kastanienbäume ausüben und aus diesen Glycosiden den Zucker zum Zwecke der Assimilation abspalten. Die ferner nachgewiesenen proteolytischen Enzyme dieser Pilze hätten das Plasma des Holz- parenchyms wie auch die eiweißartigen Bestandteile des Bastes (Sieb- röhren) in resorbierbare, lösliche Substanzen überzuführen. Er gibt auch 10 den Nachweis, daß Amylase, Emulsin und das proteolytische Enzym gleichzeitig wirksam sind. Es ist ferner von H.tort aus Polyporus sul- 2)hureus und Agaricus osfreatus ein trypsinähnliches proteolytisches Enzym und von Bourquelot und Heerissey siud emulsinähnliche Enzyme aus holzbewohnenden Pilzen isoliert worden (vgl. d. 26. Kap. d. I. Bds.). 15 Nach Hartig (2) werden die in die Membran eingelagerten Kalkkörnchen von Hausschwammhypben an den Stellen innigen Kontaktes mit der Membran gelöst (vgl. Fig. 48 auf S. 296). Wesentlich erschwert ist die Nahrungsaufnahme der holzzersetzenden Pilze im Kernholz der Bäume, besonders deshalb, weil im Kernholz all 620 Organe tot sind und demnach das Plasma und die Inhaltsbestandteile lebender Parenchymzellen fehlen, weil ferner eine Leitung des besonders anorganische Nährstoffe und Zucker enthaltenden Wassers hier aufgehört hat. Das Kernholz muß demnach besonders ärmer an Eiweißverbindungen, Zucker und Stärke sein. Es ist außerdem oft reich an ausgeschiedenen, 25 weniger angreifbaren Stoften. wie Holzgummi, höheren Oxydationsstufen von Gerbstoffen und an Farbstoffen. Es erscheint das Kernholz daher gegen Insekten und saprophytische Pilze wesentlich widerstandsfähiger wäe das Splintholz; d. h. die Verkernung bewirkt die längere Dauer des der Zerstörung ausgesetzten Holzes. Infolgedessen findet bei vielen 30 Holzarten überhaupt nur das Kernholz technische Verwendung. Es sind aber nicht etwa a n t i s e p t i s c h wirkende Stoffe im Kernholze, welche ■es gegen die Angriffe der Pilze schützen, vielmehr wird ja jedes Kern- holz von den Pilzen schließlich zerstört, nur nicht so leicht wie das Splintholz derselben Holzart, welches für die Pilze ein weit besserer .^3 Nährboden ist. Ja, es wird bei sehr vielen stehenden Bäumen das Kernholz von parasitären Pilzen bewohnt und zerstört, so z. B. das Kernholz der Eiche von Pohjporus igniarius, P. suJphureus, P. clryadeus, Stereum hirsnium und St. frustulosum, Hydnum divcrsidens usw., das Kern- holz der Esche von PolyporHs suJphureus und P. Irispidus usw., das Kern- 40 holz der Robinie von Polyporus rimosus und P. stdphureus usw., das Kernholz der Lärche von Polyporus offkincdis, P. sidphureus und Tra- metes Pini usw., das Kernholz der Kiefer von Trarnefes Pini, Polyporus sistoiremoides, P. vaporarius usw. Und andererseits ist unter den Pappeln das Holz des Splintholzbaumes, Popidus tremula, dauerhafter als das 45 Kernholz von Populus nigra. Die Verkernung ist als ein Prozeß der lebenden Holzzellen des Splintes zu betrachten, der in verschiedenem Alter des Baumes eintreten kann. Am wenigsten Kernteil l)esitzt das Wurzelholz. Die Verkernung wird so, wie früher auch die Verholzung, als eine Inkrustierung der 50 Membran mit den verkernenden Substanzen aufgefaßt. Es folgt aber hei vielen Holzarten gleichzeitig auch eine Erfüllung der Lumina mit diesen Stoffen, so daß der Kern, für Wasserleitung und zum Teil auch 19* — 292 — für Speicherung- außer Funktion gestellt, nur noch mechanischen Auf- gaben dienen kann. Die verkernenden Substanzen sind nach der Holz- art sehr verschieden. Wenn man sie mittelst ScHULZE'schem Mazerations- o-emisch und Kalilauge zu entfernen versucht, bleibt die Cellulose der 5 Membran schließlich allein übrig. Zu den verkernenden Substanzen ge- hören Harze und harzartige Körper, Holzgummi, Gummi, Gerbstoffe, Farbstoffe, kohlensaurer Kalk usw. Durch diese Einlagerungen wird der Kern substanzreicher als der Splint war. Sein höheres spezifisches Gewicht ist zum Teil aber auf sein früheres Entstehen bei solchen Holz- 10 arten zu setzen, bei denen das ältere Holz schwerer ist als das jüngere. Es kann angenommen werden, daß die Enzyme, welche im Splint- holze die verholzte Membran so zerstören, daß nur der Celluloseteil übrig bleibt, in gleicher Weise die verholzte Membran im Kernholze lösen, denn das Zersetzungsresultat ist dasselbe, es bleibt nur Cellulose 15 übrig. Es ist aber wohl möglich, daß — besonders den mit geringerer Enzymwirkung ausgestatteten Arten — diese Einwirkung auf die ver- holzte Membran durch deren Einhüllung resp. Imprägnierung mit nicht oder mit wenig angreifbaren Substanzen erschwert wird. Es scheint nach den Untersuchungen Haktig's (1), die durch eine 20 Arbeit von Marzell (1) Bestätigung fanden, sicher, daß die spezifische Enzymwirkung der einzelnen Pilzarten auf das Holz der verschiedenen vom gleichen Pilze bewohnten Holzarten die gleiche ist. Man kann demnach aus ^— — ^^ ,,,^^ der Zersetzungserscheinung auch bei ver- 25scliiedenen Holzarten auf bestimmte Pilz- species als Urheber der Zersetzung schließen. So ist schon die äußere Erscheinung der Holzzerstörung, welche Trametes Pini einer- i ,; seits und Trametes radiciperda Hart ig = ['..'' ■' zoPolyporns annosus Fr. andererseits hervor- '' • • rufen, so charakteristisch und untereinander <(^'' verschieden, daß sie sofort spezifisch fest- ir'" V gestellt werden kann, sei es, daß sie an &• ' , ^ der Fichte, der Lärche oder irgend einer |;, | \ 35 Kiefernart oder bei T5«(/« oder P^a^f^ofeM^a 1^' ' aufgetreten ist. Und sie bleibt die gleiche £ im Splintholze wie im Kernholze der Nadel- ^.r ^, ^yporus amiosm Yk. holzbaume (S. Fuj. 4J). Auch Poluporus = Trametes radidperda Hartig. sulphnreus, der nicht nur an verschiedeneu Zersetzung des Fichtenholzes. 40 Laubhölzern (Eiche, Weiden, Pappeln, Der Längsschnitt zeigt weiOe Eschen, Kirschen, Birnbäumen, Apfelbäumen, fgf "1««^] ^^'^«^e mit schwarzem T-, , . . ' T.T ni .. \ 1 1 (Pilzmycel-)Zentrum. Das übrige Eobmien, Nußbäumen usw.) sondern auch koIz ist unverändert. — Auf im- an Tannen und Lärchen auftritt, verur- gefähr die Hälfte verkleinert. sacht jeweils die gleiche charakteristische Nach von Tübeuf. 45 Verfärbung und Zersetzung des Holzes. Der Hausschwamm gar läßt sich mit dem Holze aller möglichen Holz- arten ernähren, wenn auch die Geschwindigkeit der Zerstörung nach der Dichte des Holzes und bei den verschiedenen Hölzern nicht die gleiche ist. Es wird auch von allen diesen Pilzen sowohl das Splint- 50 holz wie auch das Kernholz bewohnt und zerstört, ja bei manchen Arten scheint gerade der erste Angriff meist Wundstellen des Kern- holzes zu treffen. Eine besonders auffallende Erscheinung ist es, daß die den ganzen - 293 - Holzkörper durchwuchernden Mycelmassen nicht immer g-leichmäßig das ganze Holz zersetzen, sondern vielfach das Holz nur insehveise angreifen und an diesen Inseln so vollständig' auflösen, daß entweder hier nur reine Cellulose übrig ist, oder daß auch diese gelöst wird, so daß leere Höhlungen im Holzkörper entstehen. Das Holz außerhalb dieser Höhlungen 5 Fiy 43. Zersetzuug- des Lärcheuholzes durch Trametes Pini. Die weißeu Flecke sind reine Cellulose. — Natürl. Länsfe 25 cm. Xacli von Tübeuf. ist zwar von Pilzfäden durchwuchert, und seine Zellwände sind durch- bohrt, es erscheint aber chemisch noch in unverändertem Zustande. Solche Inseln bildet z. B. Trametes Pini; das von ihm zersetzte Holz zeigt isolierte weiße Flecke, die aus reiner Cellulose bestehen (s. Fig. 43). Ein ganz ähnliches Bild entsteht durch die Zersetzung des Holzes durch 10 Fohjporus annosus {Trametes raäiciperda). nur daß in der Mitte der Cel- luloseinseln sich Mycel anhäuft und an diesen Stellen eine dunkle Farbe annimmt. Es haben daher alle weißen Flecke ein dunkles Zentrum. Bei Stercum frustulosmn beginnt die Zersetzung ebenfalls mit der Bildung solcher Celluloseinseln, es werden aber auch diese allmählich so gründ- 15 lieh aufgelö.st, daß große Höhlungen im Eichenkernholze entstehen. Bei anderen Pilzen tritt eine völlige Zerstörung des Holzes bis auf den Celluloserest nicht bloß an kleinen Inseln, sondern an großen Holzstücken gleichmäßig auf, so z. B. bei Folijporus drijadeus. Doch kommt es auch bei Trametes Fini im Kernholze der Lärche vor, daß große Holzstücke 20 ganz bis auf die Cellulose zersetzt werden (s. Fig. 44). Bei anderen Pilzen wird das ganze Holz gleichmäßig gelb oder braun verfärbt und nicht bis zur Cellulose zerstört, so z. B. bei Folyporus Hartigü an der Weißtanne oder bei Meridius lacrymans. Wie die äußeren Zersetzungserscheinungen sich unterscheiden, so 25 — 294 verhalten sich die Mycele der einzelnen Arten auch verschieden bei der chemischen Zerstörung der Zellmembrane. Hartig (1) hat die einzelnen Stufen der Membranauflösung' des Kiefernholzes durch das Enzym von. Trametes Pini bild- 5 lieh dargestellt (s. Fig. 45) und be- schrieben. Dieser Pilz löst zuerst die stark verholzten 10 Membranen auf, so daß die wenig ver- holzte tertiäreMem- bran sich am längs- ten erhält. Der 15 Vorgang erinnert an den bei der Be- handlungdes Holzes mit ScHULZE'schem Mazerationsge- 20 misch. Bei a ist der normale Zu- stand der Zellwand erhalten. Dieselbe zeigt drei verholzte 25 Wandschichten und eine deutliche Schichtung der se- kundären Membran. Die Auflösung der 30 inkrustierenden Fig. 44. Zersetzung des LärcheBholzes durch TrittutUs Fliü. Es ist ausnahmsweise ein großes Stück des Holzes völlig in weiße Cellulose verwandelt. — Länge des Stückes 20