der aufbau der chromosomen aus den speicheldrüsen von chironomus thummi kiefer

(Aus dem Kaiser Wilhelm-Institut ffir Biologie, Berlin-Dahlem, Abteilung M. HARTMANN.)

D E R A U F B A U D E R CHROMOSOMEN AUS D EN S P E I C H E L D R t 3 S E N VON CHIRONOMUS THUMMI K I E F E R .

(UNTERSUCttUNGEN AN DEN RIESENCHROMOSOMEN DER DIPTEREN. I.)

Von

HANS BAUER.

Mit 20 Textabbildungen (46 Einzelbildern).

(Eingegangen am 20. April 1935.)

Inhaltsiibersicht. seite A. Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 B. Untersuehungsobjekt und -methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 C. Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

I. Die Morphologie der Chromosomen . . . . . . . . . . . . . . . 282 II. Chromosomen und Nukleolen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

III. Die Paarung der Homologen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 IV. Die Feinstruktur der Chromosomen . . . . . . . . . . . . . . . 300

1. Die vorliegenden Hypothesen . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 2. Die Scheibennatur der chromatisehen Strukturen . . . . . . . . 302 3. Die Zusammensetzung aus fibrill~ren Elementen . . . . . . . . 304 4. ~berblick fiber den Aufbau und Vergleich . . . . . . . . . . . 307

Zusammenfassung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 Literaturverzeiehnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312

A. Einleitung. Nachdem es bei Bibio hortulanus gelungen war, den Nachweis zu

ffihren, dab die seit 50 Jahren bekannten , aber in ihrer Deutung un- gekl~rten Fadenkn~uel in den groI~en somatischen Kernen der Dipteren aus den riesenhaft vergr6i3erten, paarweise engvereinigten Chromosomen bestehen (HmTZ und BAUER 1933), ist die gleiche Gesetzm~l~igkeit auch fiir Simulium (GEITLER 1934), Chironomus (KING und BEAMS 1934), Sciara ocellaris (METz und GAY 1934), sowie un te r den hSheren Dipteren fiir mehrere Drosophila-Arten: D. melano.gaster (PAINTER 1933, 1934 a, b), D. virilis (HEITZ 1934), D. pseudo-obscura (TA~ 1935, KOLLER 1935) sowie D. hydei, D. repleta und D. annanassae (KIKKAWA 1935) fest- gestellt worden.

Ftir Chironomus wurde yon den ~lteren Untersuchern (seit BALBI~I 1881 1) immer wieder angegeben, dab ein kontinuierl icher Faden auf- t r i t e , der sekund~r unregelm~l~ig segmentier t werden k6nne. I n unserer

1 Im folgenden ist nut die neueste Literatur ausffihrlieh angeffihrt. Die hier beriieksiehtigten frfiheren Arbeiten sind bei HErtz und BAVEP., und in den dort zitierten Arbeiten yon DAWYDOW und ALVERDES angeffihrt.

Chromosomen aus den Speicheldriisen yon Chironomus Thummi Kiefer. 281

Bibio-Arbeit wiesen wir im Zusammenhang mit DeutungsmSglichkeiten ftir den Fall, dab sich diese Angaben best/itigen liellen, darauf hin, dab vine Nachuntersuchung dieser Miicken notwendig sei. Meine ersten Pr/~parate, die klar die Unrichtigkeit der ~lteren Darstellung bewiesen, stammen aus dem Sommer 1932; doch unterblieb aus/~uBeren Griinden zun~chst eine genauere Ausarbeitung. Nachdem diese wieder auf- genommen worden war, erschien die Mitteilung yon KING und BEAMS (1934), in der aufgezeigt wurde, dab auch bei Chironomu8 stets eine mit der haploiden Chromosomenzahl iibereinstimmende Anzahl yon in L/s Anordnung der chromatischen Strukturen und Nukleolusbesitz konstanten Kernschleifen auftritt.

Trotzdem erscheint eine weitere und eingehendere Untersuchung aus 2 Grfinden erwiinscht. 1. Sind die durch ihre erhebliche GrSfl~ und Dicke ausgezeichneten Chromosomen yon Chironomus fiir die inzwischen mehrfach angeschnittene Frage nach der Feinstruktur (KOLTZOFF 1934, BRIDGES 1935, METZ und GAY 1934 u. a.) wesentlich geeigneter, als die heute so vielfach bearbeiteten Drosophila-Chromosomen. 2. Bietet der groBe Artenreichtum der Chironomidae einen geeigneten Angriffspunkt zur K1/~rung der Frage nach den cytologisch-systematischen Beziehungen innerhalb einer grSfleren Verwandtschaftsgruppe. Solche Untersuchungen sind bisher vorwiegend in der botanischen Cytologie vorgenommen worden, konnten sich hier aber nut auf Zahl-, GrSBen- und Formver- hiiltnisse der Chromosomen beziehen, wi~hrend gerade die Riesenchromo- somen der Dipteren eine Vertiefung in Hinsicht auf die feinere Differen- zierung in der L/ingsrichtung und damit auf die genetische Feinstruktur gestatten kSnnen. In der vorliegenden Mitteilung wird nur die erste Frage behandelt.

B. Untersuchungsobjekt und -methoden. Die untersuchten Larven geh6ren zu der Art Chironomus Thurami KIEFER.

Die Bestimmung der geschliipften Imagines verdanke ich durch Vermittlung yon Herrn Prof. Dr. TttIENEYIANN tIerrn Dr. GOV.TGHEBVER. Die Tiere, die ein bekanntes Fischfutter sind, habe ich yon der Handlung P. Herold, Erfurt, bezogen, yon der man ein einheitliches Material bekommt.

Die Untersuchungsverfahren wurden m6glichst vielseitig gew~hlt. Gerade fiir die Analyse der Riesenchromosomen ist es bezeichnend, wie durch einseitige Methodik die zugrunde liegenden Bauprinzipien lange unerkannt blieben. W~hrend frfiher fast ausschliefllich die Schnittmethode angewandt wurde, dominiert heute fast ganz die Karminessigs~uref~rbung.

Zur Lebenduntersuchung, die ausgiebig berticksichtigt wurde, wurden die heraus- pr~parierten Speicheldriisen entweder in Normosal von tiblicher Konzentration gebracht oder in einer grfl3eren Menge H/~molymphe mit einem reichlichen Tropfen ParaffinS1 bedeckt. Die H~molymphe flieBt nach Auflegen des Deckglases um die Driise zu einer Vakuole zusammen, in der die sich lange unver~ndert haltende Driise bequem zu beobachten ist.

Totalprgparate wurden mit CHAMPY und BOVIN-ALLEN fixiert und nach FEUL- GEN gef~trbt (Hydrolysedauer 25 bzw. 22 Min.). Man kann die Driisen entweder unter Auftropfen des Fixierungsmittels durch Gerinnung der H~molymphe auf

282 Hans Bauer- Der Aufbau der Chromosomen

dem Objekttr~ger ankleben und dann wie Sehnittpr~I~rate weiterffihren oder die ebenso auf dem Objekttrager fixierten Drfisen (dieses ist ffir faltenlose Fixierung notwendig) mit der Pipette absehwemmen und die weitere Behandlung in R6hrehen vornehmen 1. Bei der ttydrolyse geht man dann am besten so vor, dab man die kalte n-Salzs/~ure abgie0t und dureh im Wasserbad auf 600 erw~rmte ersetzt, worauf das verkorkte R6hrehen (Verdunstung!) in das Wasserbad eingestellt wird.

Quetschprgparate wurden naeh der Karminessigss her- gestellt. Die Umwandlung in Dauerpr/~parate gesehah naeh 2 Verfahren. Ent- weder wurden die Frisehpr/~parate naeh dem Vorgange G~ITLV.RS (1934) in 96%igem Alkohol 12--24 Stunden geh~rtet und dann in venetianisehen Terpentin eingesehlossen. Oder sie wurden dureh Einstellen in Chroms~ureformol (30 Teile konzentriertes Formol, 20 Teile 10%ige Chroms~ure, 50 Teile destilliertes Wa~ser) 24 Stunden nachfixiert, wobei die Karminf~rbung entfernt wird, gew~ssert und bis in 96%igen Alkohol gebraeht, in dem naeh genfigender H~rtung das Deekglas los- gel6st wird. Die Praparate wurden dann naeh ~'~.VLOEN (Hydrolyse 5--15 Min.) gef~rbt.

Schnittprgparate yon 2, 5 und 8/~ Dieke yon Cm~'r - f ix ier tem Material wurden naeh FEULOEN oder mit Eisenh~matoxylin naeh vorhergehendem 24sttindigen Aufenthalt in CHvRAscher L6sung (50 Teile Eisessig und 50 Teile ges~ttigter w~Briger Pikrins~urel6sung) gef~rbt. Eine Anzahl yon Driisen wurde zur speziellen Unter- suchung der Nukleolenverh~ltnisse naeh CARBOY und P~.TRt;NK~WrrSCl~ fixiert und mit dem MANNsehen Gemiseh gef~rbt.

An besonderen optisehen Verfahren wurden, allerdings ohne nennenswerten Erfolg, die Beobachtung in polarisiertem Lieht und die Photographie in ultra- violettem Licht herangezogen. Fiir die Anlernung in d'er letzten Methode schulde ich Herrn Prof. Dr. K6HL~R, Jena, groflen Dank.

C. Ergebnisse.

1. Die Morphologie der Riesenchromosomen.

Eine genaue Durchs icht jeden To ta lp r~para tes l~13t ohne weiteres erkennen, dal~ jeder Ke rn 4 Riesenchromosomen enth~lt , die aus durch achromat ische Strecken ge t rennten chromat ischen Scheiben ~ aufgebau t sind. Da ihre L~nge den Durchmesser des Kerns i iber rag t und sie daher in Windungen liegen, l~l~t sich eine klare l~bersieht fiber den Chromo- somenbes tand ers t am Quetschpr~para t gewinnen.

Es sind stets 3 lange und 1 knrzes Chromosom vorhanden (Abb. 1). Die L~ngenuntersehiede der 3 grol~en sind n icht sehr erhebl ieh, ver- wisehen sich zudem dadureh , daft die Chromosomen als rech t plast isehe E lemente bei der Pr/~paration in ungleichem MaBe gedehnt werden k6nnen. Ungef~hr verha l ten sieh ihre L~,ngen wie 10 : 9 : 8. Das kleine Chromosom ist schon durch seine Kiirze, au~erdem dureh den Besitz des Haup tnuk leo lus sowie einiger weiterer nukleolenar t iger Gebilde gekennzeichnet. Eine genaue Unterseheidung aller Chromosomen l ~ t sieh durch die in Einsehnf i rungen und Verdickungen bestehende ~ul~ere Gl iederung und die Anordnung der chromat ischen Scheiben geben.

Um eine gelegentliehe Rotf~rbung des Plasmas, die auf einer Polysaeeharid- reaktion beruht [Bxu~R: Z. mikrosk.-anat. Forseh. ~ (1933)], auszuschliel]en, empfiehlt es sieh, die Pr~parate fiber Naeht in 4 % ige Chroms~urel6sung zu bringen. - -

Der Beweis fiir die Scheibennatur der chromatisehen Strukturen wird unten geffihrt.

aus den Speicheldriisen yon Chironomus Thummi Kiefer. 283

Die gro~en Chromosomen zeigen median oder submedian eine im einzelnen verschieden gebaute Verdickung, die Tr~ger besonders kr~ftiger Scheiben ist. Der yon dieser Mittelverdickung ausgehende l~ngere Ast des Chromosoms wird im folgenden als linker, der andere kiirzere als rechter Ast bezeichnet. Durch die /~ul~ere Skulpturierung k6nnen an den Chromosomen verschiedene Regionen unterschieden werden. Diese (4--7) Regionen jedes Chromosoms sind wieder durch die typische Anordnung der chromatisehen Scheiben charakterisiert. Diese treten als sehr zarte bis kr~ftige Strukturen auf. Ihr feinerer Auf- bau wird welter unten behandelt. Die dicken sind meistens aus mehreren dfinneren zusammengesetzt; doch liegen diese viel- Each, besonders in CHAMPY- und BORON- ALLEN- fixierten Pr~paraten, so dicht zusammen, dal~ sie wie einheitliche Strukturen wirken. Sie werden kurz als dicke Scheiben bezeichnet. Wie bei allen bisher untersuchten Ob- jekten ist die Anordnung der Scheiben in der L~nge des Chromosoms ungleichm~Big. Es lassen sich dadurch bestimmte Abb. 1. Chromosomenbestand aus einem Zonen (2--6) in jeder Region quetschpriiparat. Erk!arungderBezeichmmgen

im Text. Karminessigs~ure. Vergr613erung etwa unterscheiden, die wieder be- 260fach. stimmte Gruppen yon Scheiben umfassen. Diese Zonen werden im folgenden mit al, 2.., bl, 2. . . usw. gekennzeichnet. Eine bis ins einzelne gehende Anfiihrung der Scheiben- reihenfolge, wie sie BRIDGES (1935) bei Drosophila melanogaster durchgefiihrt hat, ist, zumal es sich nicht um ein Objekt der Genetik handelt, fiberfliissig. Hierzu sei auf die Abb. 2a---d 1 verwiesen. Es wird im weiteren nur auf die auff/ilhgen Struktureigentiimlichkeiten der einzelnen Chromo- somen eingegangen.

Chromosom I (Abb. 2 a) ist das I/ingste des Satzes. Die mittlere Ver- dickung ist sehr auff/~llig ausgepr/igt. Rechtes und linkes Ende sind in der GrSlle nicht sehr versehieden. Es lassen sich an ihm 7 Regionen unterseheiden. Beginnend am rechten Ende ist eine von etwa 1/a der

1 Infolge der gew/~hlten Zeichentechnik sind auf diesen Abbildungen nur die Lage- und GrSBenverh/~ltnisse der chromatischen Scheiben, nicht ihre F/~rbungs- und Strukturfeinheiten wiedergegeben. Ffir diese sei auf die Abb. 3 und 15 verwiesen.

Z. f. Zellforschung u. raikr. Anatomie. Bd. 23. 19

284 Hans Bauer: Der Aufbau der Chromosoinen

Lgnge dieses Astes durch eine starke Einschni i rung abgeglicdert. Diese Reg ion en thg l t an auffallenden Seheiben 2 dickc in der Mitre (a2) und am l inken Ende 3~sehr deutliche Scheiben, die zu der Einschnfirungs- stelle konkav gebogen sind. Die Region b ist dureh eine mgBig tiefe,

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Abb. 2 a - - d . Die einzelnen Chromosomen. a ChromosomI, b I I , c I I 1 , d I V . Die 1~ verdickungen d~rch Pfeile gekennzeiclmet. Erkl~trang tier iibrigen Bezeichnungen im Chromosom I ist im r~hten, Ohromosom I I im linken, Chromosom IIir im Abschnitt

etwas gedehnt. Karminessigsgure. VergrSl3erung etwa 820lath.

mitt lere Einsehni i rung in 2 gleich groBe, eif6rmige Abschni t te gegliedert, die jeder wieder 2 Zonen mi t je 4 im einzelnen verschieden dieken deut- l ichen Seheiben umfassen. Zwischen den Regionen b und: v ist das Chromo- som wieder eingesehniirt. Region c ist durch die 3 dicken Seheiben der Zone c= und die 3 engerliegenden yon c a charak~erisiert. Die Region d umfal]t die mitt lere Verdiekung (d~), deren Durchmesser bis doppelt so grol~ ist wie der der benachbar ten Abschnit te. Sie wird links dutch eine

~us den Speicheldriisen yon Chironomus Thummi Kiefer. 285

kr/~ftige, rechts durch eine Gruppe diinnerer Scheiben begrenzt, ist im ganzen stark gefgrbt infolge sehr dichter Lage yon in ihrer Anzahl nicht genau feststellbaren diinnen Seheiben; rechts lassen sich mitunter 3 Paare etwas stgrker gefiirbter Scheiben h' erkennen. Die konisch gebauten Zonen d x und da sind gegen die Nachbarregionen durch 1 bzw. 2 dieke Scheiben abgegrenzt. Der linke Ast ist nicht so charakteristisch gegliedert wie der rechte. In seiner Region e fallen einige deutliche Scheiben auf (3 in ex, je 2 in e~ und ea). Die durch seichte Einschniirungen nicht sehr deutlieh gegliederte Region / ist dutch mehrere Grup- pen mitteldicker bis diinner Scheiben (z. B. ]1,/a, ]~)gekennzeiehnet. Die linke End- region (g) ist in Zone I verdick~ und verbreitert sich in der anfangs wieder schm/~- leren Zone 2 gegen das Ende hin. Sie enth/~lt nur weniger auffallende Scheiben.

Das etwas kiirzere Chromosom 11 (Abb. 2 b) weist ebenfalls eine ungefghr mittlere Verdickung (da) auf, die aber anders als bei Chromosom I nur aus einer Gruppe enggestellter Scheiben besteht, die in den meisten Pr/~paraten als einheitliche dicke Scheibe erscheinen. Die Gliederung der beiden ~ste ist meistens sehr deutlich. Die rechte Endregion (a) weist eine markante mittlere Einschniirung auf, die jederseits yon 2 zu ihr konkav ausgebogenen deutliehen Seheiben begrenzt wird (a~). Die Region b, die yon beiden Naeh- barabschnitten durch Einsehniirungen getrennt ist, ist selbst wieder durch eine mitt. lere Verdiirmung in 2 gleichgroBe Teile zerlegt, deren reehter durch einige kr/iftige Scheiben (bx, b~) ausgezeichnet ist. Die 1/~ngere Mittelregion c fiihrt jederseits von

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A.bb. 2e und d. Unterschri~t: zu Abb. 2c und d

s. Unterschrift S. 284.

den Grenzeinschniirungen in gleichmiiBiger Breite zur Mittelverdickung, in deren N/~he sie sich beiderseits konisch verbreitert. Eine auff/illige Scheibe tr i t t links yon der Mittelverdickung (in c4) auf am Anfang der konischen Verbreiterung. Die diinnen bis mitteldicken Scheiben in den iibrigen Zonen dieser Region sind reeht gleiehm/il3ig verteilt; es tr i t t keine hervorsteehende Gruppenbildung auf. Die Regionenaufteilung des linken

19"

286 Hans Bauer: Der Aufbau der Chromosomen

Astes ist nicht so deutlich, wie die des rechten. Die deutliehe Grenze zwischen c und d in Abb. 3 ist durch (lbereinanderlagerung der Partner- chromosomen, die Verbreiterung in d durch ihr Nebeneinanderliegen vorget/iuscht. In den Regionen d und e treten sehr breite Seheiben und Seheibengruppen auf, besonders auff/illig in den Zonen d3, el, e 2 und e a. Die letzte Region (/) ist wieder dutch eine immer anzutreffende Ein- schniirung abgesetzt. An der breitesten Stelle (Beginn der Zone 2) tr/~gt sie eine schmale, stark gef/~rbte Scheibe, der unmittelbar eine Anzahl dfinner Scheiben, die yon einer etwas deutlicheren begrenzt werden, anliegen. Die im/~ul~ersten linken Ende gleichm/~Big auftretenden diinnen Seheiben sind in dem abgebildeten Chromosom bei der Pr/iparation deformiert. Normalerweise endet das Chromosom wie alle iibrigen stumpf. Links zeigt es bei typischer Erhaltung kurz vor dem Ende noch eine deutliche Einsehniirung (vgl. Abb. 11 a).

Chromosom I I I (Abb. 2 c), das kiirzeste der groBen, unterscheidet sieh yon den anderen einmal durch das fast vollst/s Fehlen yon Ein- schnfirungen - - es ist auf der ganzen L/~nge ann/~hernd gleich breit - - , aui~erdem durch die submediane Lage der Mittelverdiekung, wodurch ungleichlange ~ste entstehen; der linke ist ungef/~hr ll/2mal so lang wie der rechte. Die rechte Endregion a weist in den Zonen a2_ 5 jeweils eine oder mehrere Gruppen enggestellter Seheiben auf. An der Grenze zur Region b findet man relativ h/iufig in dem fast seheibenlosen Zwisehen- stiick eine Einschniirung (Abb. 1). Region b umfaBt die Mittelverdickung, deren Bau mit der yon Chromosom I I iibereinstimmt. Die Grenzen zwischen den Regionen b u n d c einerseits und c und d andererseits sind meistens nicht durch/iui~ere Gliederung des Chromosoms gekennzeichnet. Region c umfal]t die charakteristischen Scheibengruppen: die breite Gruppe in c 3 und die 4 auffi~lligen Scheiben in c~. In der Endregion d treten keine besonders hervortretenden Seheiben auf.

Das kleine Chromosom I V (Abb. 2 d), dessen L/~nge nur ungef~hr 1/4 yon der des Chromosoms I ausmacht, weist Baueigentiimlichkeiten auf, wie sie bei den gro~en Chromosomen fehlen. Es gliedert sich in 2 Ab- schnitte : einen kurzen mit typischen Scheibenstrukturen und einen langen aufgelockerten. An der Grenze zwischen beiden tri~gt der kurze Abschnitt eine zusammengesetzte dieke Scheibe (a2). Obwohl ihr Durchmesser nicht fiber den des iibrigen Abschnittes hinausgeht, sei sie mit der Mittel- verdickung gleichgesetzt. Der kurze in Scheiben gegliederte Abschnitt entspricht dann dem rechten Ast, der andere dem linken. Der reehte Ast jenseits der Mittelverdickung (al) ist anniihernd gleiehm/il3ig yon feinen Scheiben erfiillt. Der linke Ast 1/~l~t 4 Regionen erkennen. Gegen die Mittelverdickung ist er durch eine Einschnfirung abgesetzt. Die Regi- onen b, c und d stellen mehr oder weniger starke Anschwellungen dar, in denen sieh meistens keine normalen Scheiben nachweisen lassen. Nur an den Grenzen zwischen ihnen, an denen das Chromosom seinen normalen


Umfang wieder erreicht, treten einige ganz durchlaufende Scheiben auf. Die st~rksten (b~) finden sich an der Grenze zur Region a. Die linke End- region verbreitert sich gegen das Ende hin in einer dem Brausekopf einer Giel~kanne s Form. Die Streckung dieses Abschnittes wechselt. In ihrem inneren Abschnitt (ez) zeigt sie eine Reihe feinerer Scheiben, an ihrer Aul3enfl/~che unregelm/~13ige chromatische Strukturen. Diese Um- gestaltung des kleinen Chromosoms steht mit der Nukleolenbild~ng im Zusammenhang, worauf unten zurfickgekommen wird.

Es ist heute selbstverst~ndlich, dab die ffir die einzelnen Chromo- somen beschriebene Gliederung und Scheibenanordnung konstant ist.

Abb. 3a--d. C h r o m o s o m I , ] inke E n d a b s c h n i t t e . :Karminess igs~ure-Chromformol-FEuLOEN. u e t w a 750fach.

Abb. 3, auf der die rechten Endabschnitte verschiedener Chromosomen I wiedergegeben sind, gibt aueh fiir Chironomus den Beleg dafiir. Aus Abb. 3 d ist ersichtlieh, dab auch die dfinneren Chromosomen kleinerer Kerne stets das gleiche typische Bild zeigen.

Der ziemlich gedrungene Bau der Chironomus-Chromosomen, ver- glichen mit denen von Drosophila, bedingt die diehte Lage der Seheiben. Eine genauere ~bersicht fiber den vollst~ndigen Scheibenbestand gew/ihren gedehnte Chromosomen. Auch unbeabsichtigt erh/~lt man in jedem Quetschpr~parat viele Kerne, deren Chromosomen durch den Druck oft aul3erordentlich weitgehend ausgezogen sind. Die L/ingen- zunahme kann das 5- und Mehrfaehe betragen. In den sehr stark gezerrten Chromosomen werden schliel~lich auch die Scheiben deformiert. In den auf das 2--3faehe verl~ngerten Chromosomen bleiben sie aber in typischer Anordnung erhalten; nur die Zwischenri~ume werden vergr613ert. Dabei werden dann feinere Scheiben, die zwischen dickeren schwer sichtbar sind, deutlich wahrnehmbar. Abb. 4 zeigt dies ffir die Region a des Chromosoms I. Die 3 dfinnen, rechts in a 3 gelegenen Scheiben (vgl. Abb. 2 a) treten als deutlich getrennte Elemente hervor. Ebenso deutet der Schattenstreifen an der Grenze zu a 4 auf die Anwesenheit einer blassen


Scheibe hin. Auch die nicht so charakteristischen Regionen der Chromo- somen lassen sich auf diese Weise analysieren, da die Dehnung meistens nur einen Tefl des Chromosoms betrifft und man an den nicht oder wenig gestreckten Teflen genau den Bereich des verl/~ngerten Abschnittes fest-

es kaum, an den gedehnten Chromosomen die Zu- dicken Scheiben zu erfassen. An diesen t reten Ver- lagerungen in der L/~ngsrichtung ein, wodurch die einzelnen an der Zusammensetzung beteiligten Scheiben ineinander geraten und so ein gegeniiber dem unver- /s Chromosom nur undeutlicheres Bild geben.

ELLEI~HORN, PROKOFJEVA und MULLER (1935) haben zum Nachweis der unter der Aufl6sungsgrenze im sichtbaren Lieht liegenden Zusammensetzung der dicken Schei- ben bei Drosophila melanagaster mit Vorteil die Photographie im ultravioletten Licht herangezogen. Sie finden, dab die dickeren Querstrukturen aus 2--4 feineren zusammengesetzt sind. Die Abbildung, die diese Angaben beweisen soll, ist allerdings infolge sehlechter Reproduktion hierfiir un- brauchbar. Meine schon vor VerSffentlichung der russischen Forscher vorgenommenen Versuche mit der gleiehen Methode haben gezeigt, dab sie fiir die Analyse der dicken Scheiben yon Chironomus nicht geeignet ist. Infolge der Dicke der Chromosomen wird das ultraviolette Licht vom Chromatin so stark absorbiert, dab die dicken Scheiben als einheitliche, schwarze Balken erscheinen, die nicht einmal die im sichtbaren Licht erkennbareUntergliederung zeigen. Es wird

Abb. 4. Chromosom T, natiirlich an Schnittpr~paraten mfglich sein, den genaueren linker Endabschnitt, malMg gedehnt. Kar- Aufbau auch der dicken Scheiben dttroh UV-Licht fest- minessigs~ure-Chrom- zustellen; doch ist eine derartige Untersuchung fiir die formo1-FEULOE~'. u vorliegende Arbeit nieht wesentlich.

grfil3erung etwa 750faeh. Eine ungef/~hre Z/~hlung der Scheiben einschlieBlich

der (sichtbaren) Komponenten der dicken Scheiben ergibt fiir alle Chromosomen einen Gesamtbestand yon 700--800, eine Zahl, die gr6Benordnungsm/~13ig mit der ffir Simulium spec. (700--1050; GEITL~R) und fiir Drosophila virilis (1000; HEITZ) iibereinstimmt. Eine genaue Feststellung ist iiberfliissig, da Riickschliisse aus diesen Zahlen auf die Anzahl der Gene seit dem Nachweis, dab die dicken Scheiben yon Drosophila mehrere Gene enthal ten (McLLER und PROKOFJEVA 1934, 1935; MVLLER, PROKOFaEVA und RAFFEL 1935) einstweilen illusorisch geworden ist. Ers t wenn der genaue Aufbau aus den Teilscheiben be- kann t ist, w/~re es m6glich, beide Werte in Beziehung zu setzen. Und auch die Anwendung ultravioletten Lichtes v o n d e r gebr/~uchlichen Wellenl~nge (275--280 m/x) fiihrt vielleicht noch nicht zum Ziel, da ELLV,~HOR~, PROKOFJEVA und MUY_~R vermuten, dal3 durch kurzwelligeres UV-Licht eine noch weitere Untertei lung erkennbar sei.

Ein besonderer Vorzug unseres Objektes ist es, dal3 man die Chromo- somen auch in den iiberlebenden Speicheldriisen sehr gut beobachten kann.

stellen kann. Dagegen gelingt

sammensetzung der

aus 4en Speieheldrtisen yon Chironomus Thummi Kiefer. 289

Sie sind sofort nach der Entnahme der Drfise sichtbar, gleichgiiltig ob man diese in ]-I~molymphe, Normosal oder Paraffin61 mit oder ohne Deckglas untersucht. In geeignet liegenden Kernen, namentlich aus nur schwaeh sekreterfiillten I)rtisen, kann man den ganzen Chromosomen- bestand fiberblicken, besonders wenn sie durch den Deckglasdruck etwas abgeplattet sind, wobei sich die Chromosomen in der fliissigen Karyo- lymphe mehr in eine Ebene verlagern. In Abb. 5 ist unten das hier

Abb. 5. Ke rn im Leben aufgen0mmen. Driiso in Paraffin61. VergrSi3erung etwa 635lath.

~-f6rmig gebogene Chromosom I, dessen rechter Ast in eine hShere optische Ebene ragt und daher bei der Aufnahme nicht scharf eingestellt werden konnte, daxiiber, ihm eine Strecke lang parallel liegend, Chromosom H I und rechts C h r o m o s o m / / z u erkennen. Zwischen I I und H I liegt das kleine Chromosom mit dem grol3en Nukleolus. Die Abbildung zeigt, dab schon im Leben die meisten Feinstrukturen erkennbar sind, so z. B. die Regionen Ig und Id mit den anschlieBenden Zonen c 4 und e z an der Biegungsstelle., Neben Ig 1 liegt die Mittelverdickung von Chromosom I I I (b2), die deut!ieh aus 3 dicken Scheiben zusammengesetzt erscheint. Der rechte Ast yon, Chromosom/ / l i eg t nach unten, die Mittelverdiekung neben dem Chromosom IV . Seine Enden sind unscharf abgebildet. In Abb. 6 sind als Beispiele fiir die sehr weitgehende ~bereinstimmung des im Leben Erkennbaren mit dem gefs Pr~parat die Endabschnitte


I a--b und I I a---b wiedergegeben. Ein Vergleich zwischen Abb. 3 und 6 a, b macht dies besonders augenf~llig.

Die Untersuchung der lebenden Kerne ergibt die beste MSglichkeit, die GrSfle der Chromosomen festzustellen. Der Durchmesser betri~gt, abgesehen yon den Verdickungen und Einschniirungen, 10--12ft. Die ungef/~hren L/~ngen betragen - - nach allerdings nieht sehr zahlreichen Messungen - - etwa bei I 165/~, bei I I 150~t und bei I I I 135/~, Werte, die mit denen an Quetschpri~paraten gewonnenen in Einklang stehen.

Die fiberlebenden Chromosomen sind sehr resistent. (Meine gelegentlichen Beobachtungen fiber den Viskosit/itsgrad der Kernbestandteile

stimmen mit den mikrur- gisehen Ergebnissen yon VONWILLER und A U D O V A

1933 iiberein.) Die einzige Ver/inderung, die sich nach einiger Zeit an ihnen be- merkbar macht, ist eine geringe Kontraktion in der Querrichtung. Sie werden schmaler, wobei die Sehei-

Abb. 6a- -d . Linko E n d ~ b s c h n i t t e y o n C h r o m o s o m I ben noch deutlieher wer- (o, b) l ind C h r o m o s o m I I (c, d). L e b e n d a u f n a h m e n iiL

l>araffin61. Verg rSBerung eBwa 635fach. den und an der Peripherie etwas die eingezogenen

aehromatischen Abschnitte iiberragen. In diesem Zustand halten sie sich im ParaffinS1pr/iparat 24 Stunden lang, ohne dab sie durch die Schrumpfung des Kernes und die Verquellung des Nukleolus betroffen werden. Empfind- lieh sind die Chromosomen der frischpr~parierten Drfisen nur gegen st~rkeren Druck. Sie werden dadurch breitgedriickt und verflieBen, wobei nur noch die st~trkeren Scheiben als stark ausgezogene Linien zu erkennen sind. Diese Druckempfindlichkeit ist ein entscheidendes Argument gegen die m6gliche Annahme, es handle sich um ein vitalartefizielles Sichtbar- werden der Chromosomen infolge der 1)riiparation. Hiergegen sprieht ebenfalls entschieden die alte Beob~chtung von vA~ HERWElCDt~I~ (1910), dab die Kernschleifen durch die Haut der intakten Larven zu erkennen sind 1.

DOYLE und METZ (1935) fanden bei Sciara ein yon Chironomus ab- weichendes Verhalten der lebenden Kerne. In ihnen sind nur kleine granul/~re KSrper sichtbar. Erst unter dem EinfluB yon hypertonischen LSsungen oder von F~llungsmitteln werden unter Entquellung die Chromo- semen und an ihnen die Scheibenstrukturen sichtbar. In diesem Unter- schied im Quellungsgrad zwischen Sciara und Chironomus liegt ein Par- allelfall zu den Beobaehtungen B~L~gs an Orthopterenspermatocyten (1930) vor. Von diesen zeigt Stenobothrus die Chromosomen aller meioti-

1 ALEXAIgDI%OV best~tlgt dieses, und ich habe mich selbst bei kleineren Chirono- midenlarven davon iiberzeugen k6nnen.


schen Stadien im Leben, w~hrend die Kerne yon Dissosteira und anderen Arten optisch leer sind. Derartige Unterschiede werden auch bei den Dipteren noch weiter zu linden sein. Bei Drosophila virilis (HmTz, unver6ffentlicht) und Drosophila melanogaster (PXTAtr, unverSffentlicht) sind die Chromosomen ebenfalls im lebenden Kern siehtbar. Die Angabe KOLL]ms (1935), dag die Chromosomen yon Drosophila pseudoobscura sich durch Vitalfiirbung mit Methylenblau darstellen lassen, ist allerdings in diesem Zusammenhang nicht beweiskr~ftig; denn ALEXANDROV (1933) hat gezeigt, dag eine echte Vitalf~rbung des ,,Kernfadens" von Chiro- nomus plumosus nur bei stark erniedrigtem, durch Verhinderung von Sauer- stoffzutritt erzielten Re- doxpotential eintritt.

So wenig es auch be- greiflich erscheint, dab die frfiheren Untersucher (und die vielen gelegentlichen Beobach te r - - handelt sich es doch um ein beliebtes Kursobjekt ! --) diese fSrm- lich aufdringliche Gesetz-

Abb. 7 a und b. Seklmd/~re Vereinigung der Chromo- somen, a Verb indung zwischen Ohromosom I r u n d I I I I , b zwischen I I l und I l l l . a Karminessigs/ ture-Chrom- fOrmO1-FEULGEN, b Karminessigs/ iure. VergrSBerung

etwa 820fach.

miiBigkeit im Aufbau der Kernsehleifen nicht erkannt haben 1, vielmehr stets die prim~re Kontinuit/it des ,,Kernfadens" betont haben - - eine Aus- nahme macht nut BOLSIVS (1911) - - , so liegen doch Fiille sekund~rer Ver- einigung der Chromosomen vor, die es verst~ndlieh machen, dab die An- sehauung yon dem einheitlichen Kernfaden aufkommen konnte. Die Enden der Chromosomen zeigen nicht selten die Neigung, sich unter geringer Auf- faserung an die Kernmembran anzuheften. Ebenso finder man aber in jeder Speieheldriise eine geringe Anzahl yon terminal vereinigten Chromo. somen. Laterale Anheftung eines Chromosoms an ein anderes kommt dagegen im Gegensatz zu den Angaben GEIa~ERs fiir Simulium nur selten vor. Bei der terminalen Vereinigung berfihren sich die Chromo- somen nie mit der ganzen Endfls vielmehr liegen sie meistens etwa eine halbe Chromosomenbreite auseinander und sind dutch feine Strange miteinander verbunden. Diese Verbindung ist aber ziemlich lest; denn sie erh~lt sich auch im Quetschpr~parat, selbst wenn die Chromosomen gedehnt worden sind. Abb. 7 zeigt 2 solcher terminalen Endbindungen,

1 tILVERDES gibt sogar das Vorkommen yon amitotischer Durchschntirung der groBen Kerne an. Doch sind diese Angaben sicher falsch. Es liel3en sich niemals Kerne mit unvollst~ndigem Chromosomenbestand nachweisen und erst recht nicht solche, in denen etwa zur Vorbereitung der Amitose alle Chromosomen sich langs teilten. ALVERDES ist einer Tauschung durch die oft stark buchtige Form der Kerne zum Opfer gefallen.


wobei in e inem Falle (a) das rechte Ende von Chromosom I, im anderen (b) das linke yon / / mi t dem l inken yon I I I vereinigt ist.

Diese sekund/~ren Chromosomenbindungen t re ten nur in wenigen Kernen neben einer Mehrzahl mi t v611ig ge t rennten Chromosomen auf. I n 6 Drfisen eines Totalpr/~parates fanden sich sie in je 2 - - 8 Kernen bei einer mi t t leren Zellenzahl yon 32 (25--36). Eine n/ihere U n t e r s u c h u n g dieser Chromosomenbindungen zeigte, dab es sich n icht um eine Affiniti~t bes t immter E n d e n handelt . So t ra ten in einer Driise die folgenden Ver- e inigungen auf: Ir--I1, Ir---IIl, Ir - - I I I l , II IIr, l l r - - I I I l , I I l I I Ir , I I I r - - IVr . An dieser sekund/~ren Bindung n i m m t nie das linke Ende des Chromosoms I V teil. Selten scheint auch die Vereinigung der beiden Enden des gleichen Chromosoms zu sein. Sieht m a n yon diesen F~llen ab, so bleiben 18 MSglichkeiten der Chromosomenvereinigung, yon denen unter 37 Fi~llen aus 6 Dr/isen bereits 16 mit der mi t t leren H~ufigkeit yon 2,3 (1--6) aufgefunden werden konnten . Hieraus ergibt sich, dab alle Chromosomenenden die wahrscheinlich gleich starke Neigung zur sekund/iren Vereinigung haben und dab diese Vereinigung zufallsm/~Big erfolgt und wohl nu r yon zuf/illigen Lagebeziehungen der Chromosomen abhitngt.

Einen genaueren Vergleieh ~ der Riesenchromosomen mit denen der Mitose habe ich nicht durchffihren kfnnen, da sich weder im Oberschlundganglion noch in den Gonaden brauchbare Kernteilungen anfanden. Ffir dieZahlen- und GrSJ3enverhalt- nisse ist dieses auch nicht wesentlich, da ja die Speicheldriisenchromosome n genauere Auskunft geben als die kleinen Mitosechromosomen. Fiir die exakte Feststellung des Karyogramms sind sie nur bei Auftreten partiell oder total heterochromatischer Chromosomen und vielleicht bei Vorliegen des X-O-Typus (wenn dieser bei Dipteren nicht fiberhaupt nur im Zusammenhang mit ]-Ieteropyknose auftritt) nicht braueh- bar. Ein Vergleich mit den Chromosomen der Mitose ware aber deshalb yon Inter- esse, weil er die Entscheidung fiber die MSglichkeit zula$t, da$ die bei den groBen Chromosomen und vielleieht auch dem IV. auftretende Mittelverdiekung mit den dem Spindelansatz anliegenden Abschnitten der Mitosechromosomen identiseh ist. In der gedrangten Ansammlung stark ~arbbarer Scheiben in diesen Regionen ware dann vielleicht die Vorstufe einer tteteropyknotisierung zu erblicken 1. Gerade die den Spindelfaseransatz begrenzenden Chromosomenbezirke sind, wie HEITZ (1932, 1933 b) gezeigt hat, vorzugsweise heteroehromatisch. GEITLER bildet in seiner Fig. 3 in jedem paarigen Riesenchromosom eine besonders breite Scheibe ab. Diesen entsprechen wohl in der oberen Photographie seiner Fig. 1 die etwas locker gebaut erseheinenden Scheiben am oberen Rand in der Mitre. Allerdings seheinen

i Im einzelnen kSnnte man sigh die folgende Entwicklungsreihe vorstellen: 1. Ansammlung stark farbbarer Scheiben, 2. waehstumsfahiges, nicht in Seheiben gegliedertes fl-Heterochromatin, 3. wachstumsunfahiges a-Heterochromatin (HEITZ, 1934). Doch ist dieses natiirlieh ganz hypothetisch. Nach der neuen Hypothese yon MULLEI~ und G~RSHENSON wfirden sieh die heteroehromatischen Absehnitte in den Schleifenkernen unter Abgabe der accessorischen Chromosomensubstanz nieht yon den euchromatischen Abschnitten unterscheiden. Ware diese Annahme richtig, so miiBte man wohl bei Drosophila melanogaster selbst dann, wenn einer groilen heteroehromatisehen Region nur ein sehr kurzes Chromosomenstfick in den Sehleifen- kernen entspricht, h/iufiger ein Anzeichen vom Y-Chromosom finden, das nur PA~CT~r~ (1934 b) einmal gesehen zu haben glaubt.

aus den Speicheldrtisen yon Chironomus Thummi Kiefer. 293

diese in den Chromosomen submedian zu liegen (Fig. 3), was nieht bei allen Chromo- somen der Lage des Spindelansatzes entspreehen wiirde (vgl. seine Fig. 4). Eine Kl~mng kann nut durch eine eigens hierauf geriehtete Untersuehung erzielt werden. Ich hoffe, in der n~ehsten Mitteilung auf diese l~rage zuriickkommen zu kSnnen.

~berblickt man die bisher beschriebenen Schleifenkerne, so lassen sich deutlich 2 Typen unterscheiden: 1. Der Bibio-Typus, zu dem auBer Bibio Simulium, Chironomus und Ptychoptera (VAN GEHUCHTEN 1889) gehSren, und 2. der Drosophila-Typus, zu dem bisher nur einige Drosophila- Arten, D. melanogaster, D. virilis, D. pseudoobscura, D. hydei, D. repleta, D. annanassae und wahrscheinlich D./unebris (HEITZ 1933a) zu reehnen sind. Nicht mSglich ist die Einordnung yon Mycetobia (DAwYDOW 1930), Sciara (M]~TZ und GAY) und Anopheles (BoGoJAWLE~SKY 1934) sowie aller weiteren yon T:~ZER (1922) untersuchten Arten mangels eingehender Beschreibung ganzer Kerne. Der Unterschied zwischen beiden Typen beruht auf der Anordnung der Chromosomen. Beim Bibio-Typus liegen die einzelnen Riesenchromosomen frei im Kernraum, w~hrend sie beim Drosophila-Typus gemeinsam der Heterochromatinmasse ansitzen. Die Ursache fiir diesen Unterschied scheint also in dem Vorhandensein oder Fehlen einer grSBeren Heterochromatinmasse zu ]iegen. Fiir den Droso- phila-Typus w~re die einfachste Annahme die, daB die t teterochromatin- bezirke aller Chromosomen, die ~quilokal am Spindelfaseransatz auftreten, yon der letzten Telophase her mechanisch durch Verldeben vereinigt bleiben. Gegen diese Annahme spricht es aber, dab die Mikrochromosomen yon Drosophila melanogaster und Drosophila virilis, soweit es sich fiberhaupt entscheiden l~Bt, ganz euchromatisch sind (HEITZ 1933b), also keine ,,verklebungsf~hige" Region besitzen. Ebenso mfiBten dann die Autosomen yon Drosophila /unebris unverbunden auftreten, da sich an ihnen ebenfalls kein Heterochromatin nachweisen lieB (HEITZ 1933a). Wenn sich auch das Gegenteil der MSglichkeit, dab diese euchromatischen Chromosomen doch einen sehr kleinen Heterochromatinbezirk am Spindelfaseransatz besitzen [wie es HEITZ (1933b) bei Drosophila hydei ffir mSglich h~lt], nicht beweisen lassen wird, ist andererseits zu priifen, ob nicht eine irgendwie geartete Attraktion yon der Hetero- chromatinmasse ausgefibt wird. Auch ffir den Bibio-Typus liegt die Sache nicht einfach so, dab er bei Fehlen yon Heterochromatin zustande kommt. Bei Chironomus Thummi babe ich zwar ebensowenig wie ffiiher bei Bibio hortulanus irgendwelche auffallenderen Chromozentren gesehen. Jedoch gibt GEITLER fiir Simulium, besonders in den mittelgroBen Darm- zellkernen, das Auftreten eines grSBeren bzw. zweier kleinerer hetero- pyknotischer Brocken an, die in den Schleifenkernen vielleicht besonderen, stark vakuolisierten, nicht in Scheiben gegliederten Chromosomen- abschnitten entsprechen (Abbildungen fehlen hierzu bedauerlicherweise). Es ist bei dieser Sachlage mSglich, dab fiir die Verwirklichung des einen oder des anderen Typus die relative Menge yon Heterochromatin maBgebend ist, oder dab irgendwelche kernphysiologische Untersehiede


vorliegen (vielleieht im Zusammenhang mit den systematischen Kategorien, etwa derart, dab die Nematoceren den Bibio-, die hSheren Dipteren den Drosophila-Typus zeigen). Zur Entscheidung fiber diese MSglichkeiten ist eine vergleichende Untersuchung notwendig, besonders an Nemato- ceren mit heterochromatisehen Chromosomen. Bei Tipula paludosa, die dieser Bedingung entsprieht (BAvE~ 1931) und die ich auf diese Frage hin untersueht habe, fehlen jedoch bemerkenswerterweise typisehe Schleifenkerne sowohl in den Speieheldrfisen wie in den MALPIGgIschen Gef~Ben.

II . Chromosomen und Nukleolen.

Seit BALBIANIs Entdeckung der Schleifenkerne sind 2 Nukleolar- strukturen in diesen bekannt: der groBe Nukleolus und der wulstfSrmig

den ,,Kernfaden" umgebende ,,BALBIANIsche Ring", der stets dicht hinter dem endst~ndigen Nukleolus sitzt. Erst KING und BEAMS haben, wie HEITZ und ieh vorher fiir den Nukleolus bei Bibio zeigten, den Nachweis ffihren kSnnen, dab beide Gebilde eine konstante Lage an einem Chromosom einnehmen. Die 2. der beiden unbestimmten Arten, die die amerikanischen Cytologen bearbeitet haben, stimmt im Aufbau des Chromosoms I V so weitgehend mit Chironomus Thummi fiberein, dab beide vielleieht

Abb . 8. Chromosom IV. Le- identisch oder nahe verwandt sind. b e n d a u f n a h m o in Pa- Die eigentfimliche Umgestaltung, die das kleine raffin61. Verg r6Berung

etwa 635fach. Chromosom in seinen Regionen b--d erfahren hat (Abb. 2d), findet ihre Erkl~rung darin, dab diese an

der •ukleolenbildung beteiligt sind. Region d tr~gt den Hauptnukle- olus, der etwa die Form eines an beiden Seiten eingedrfiekten Gummi- balles hat, gelegentlieh auch nach vorn oder hinten lappen- oder hohl- zylinderartig ausgezogen ist (Abb. 5). Er ist meistens nicht allseitig gleich breit, mitunter sogar an einer Seite so sehmal, dab er dem Chromo- som einseitig anzusitzen scheint, und enth~lt oft rundliche Einschlfisse, wohl Vakuolen (Abb. 8, 9 a). Eine groBe, fast das ganze Innere des stark gequollenen NuMeolus erfiillende Vakuole in B o v ~ - A ~ E N - F n u L o ~ - Pri~paraten ist aber ein Hydrolyseartefakt. Der Region c sitzt der B~BIA~Isehe Ring auf, der aus einer k6rneligen und, wie aus der leiehteren Farbstoffabgabe bei der H~IDE~HAIN-F~rbung hervorgeht, weniger dichten Substanz besteht und sich durch die lockere Struktur und Ober- fl~che yon dem Hauptnukleolus deutlieh unterscheidet. Eine gleichartige Substanz findet sich in der Region b (Abb. 9), doch ist diese nieht immer vorhanden. Ihre Oberfl~chenbesehaffenheit entspricht der des Ringes, wie sehon im Leben klar erkennbar ist (Abb. 8). Diese Nukleolarsubstanz der Region b ist meistens an Masse geringer als der Ring. Sie kann sieh auf


granul/~re Einschlfisse zwischen den Chromatinscheiben beschr~nken. SchlieBlich fiihrt auch die linke Endregion (e2) vielfach einen lockeren Nukleolark6rper, der in die pinselartige Verbreiterung eingelagert ist (Abb. 9 b).

Das Chromosom zeigt in den nukleolentragenden Regionen nicht die typische Scheibengliederung. Es ist hier stattdessen aufgespalten und zieht in einer variablen Anzahl yon Str/ingen durch den Nukleolus bzw. die Nukleolarmassen hindurch (Abb. 9). Knotenartige Verdickungen und dickere Granula entsprechen den Scheiben, wie man an gelegentlich weniger stark deformier- ten Chromosomen er- kennt. Die Str/~nge sind im Querschnitt an- n/~hernd kreisf6rmig an- geordnet. Der Durch- messer dieses Kreises ist gr6Ber als bei den normal in Scheiben gegliederten Abschnitten. Diese Anordnung finder sich auch in Region b, ffir die KInG und BEAMS

keine Nukleolarsub- stanzen angeben and Abb. 9a un4 b. Chromosom I V mit Nukleolen. In b ist

die Region a nicht getroffen. Schnittpr~parat, CHAMPY- die ver/inderte Form FEULGE~'. Vergrbl]erung etwa 1950fach. dadurch zu erkl/~ren suchen, dab die Partnerchromosomen an dieser Stelle eine Paarungs- lficke aufweisen. Ihre Beschreibung gilt fiir solche Chromosomen, die

oan dieser Stelle nur eine geringe Menge l~ukleolarsubstanz fiihren, w/ihrend in solehen mit grSBerer Menge eine weitergehende Aufspaltung dieser Region effolgt. �9

Diese Aufspaltung und die gleichzeitige, allseitige Ausbuchtung der Regionenmitten sprechen daffir, dab die Chromosomen aktiv an der Stapelung der Nukleolarsubstanz beteiligt sind. Denn wfirde es sich nur um eine passive Anlagerung handeln, miiBte mindestens jedes Partner- chromosom (auch unter Berficksichtigung eines nach der Nukleolen- anlage eintretenden Wachstums) einheitlich bleiben.

Als letztes Nukleolenelement treten schlieBlich die Nebennukleolen anf. Sie sind in nut relativ wenigen Kernen anzutreffen. Dieses schwankende Vorkommen scheint auf periodisches Auftreten hinzudeuten, das vielleicht yon bestimmten Funktionszust/~nden der Zellen abh/ingt. Diese Neben- nukleolen liegen frei im Kernraum. KING und BEAMS haben ihre


En t s t ehung gekl~rt . Sie lei ten sie yon den yon FAUSSEK (1913) beschriebenen in t rachromosomalen a rgen toph i lenK6rnern ab. Diese Granula t re ten nach FAVSSEK an vielen Stellen in den chromat ischen Scheiben auf und sind von verschiedener Gr61~e. Die gr613eren, die den halben Durchmesser der Chromosomen haben k6nnen, sollen als F ix ie rungsa r t e fak t durch Quellung der kleinen ents tehen. KInG und BEAMS fanden nun neben den gleichen k6rnigen in t rachromosomalen Massen kleine Nukleolen, die den Chromo- somen seitl ich ansi tzen, und deuten diese zweifellos r icht ig als aus t re tende Substanz, die durch schliei31iches Abl6sen die freien Nukleolen ergeben.

.~bb. 10a and b. Nebennukleolen. a Am linkon Ast yon Ohromosom I I I , b am linken Endo wn Chromosom I I I und linken Ast yon Chromosom I. Lebendaufnahmc in Paraffin61.

VergrSi~erung etwa 635fach.

Es is$ nun die Frage , ob die F/~higkeit zur Bi ldung der Nebennukleolen in der ganzen L/rage der Chromosomen gleichm/il3ig vorhanden ist, oder auch hier nur bes t immten Abschn i t t en zukommt . I m lebenden Kern f indet m a n gelegentl ich Schw/irme der kleinen Nukleolen in der N/ihe bes t immter Chromosomenabschni t te lokal is ier t (Abb. 10). Neben freien Nukleolen, die in B~ow~scher: Molekularbewegung sind, l inden sich noch fests i tzende, die in der Abb i ldung durch die seh/~rferen K o n t u r e n zu erkennen sind. Abb. 10 a zeigt einen solchen Nukleolenhaufen an der Region c des Chromosoms H I , Abb. 10 b l inks einen am l inken Ende des gleiehen Chromosoms, rechts an der Region ] yon Chromosom I .

Ftir die nghere Untersuchung am fixierten Pr/iparat babe ich mir die oben erw~hnte Quellbarkeit der Nukleolen in Bovi~r-ALL~-fixierten Driisen bei F~vn- G~N-F~rbung zunutze gemacht. Im CtrA~PY-Totalpr/~parat kann man zwar die gr6Beren Nukleolen durch die yon der Osmiums~ure bewirkte Braunt6nung erkennen, die kleineren sind jedoch infolge der l~berlagerung der Kerne mit dem ebenfalls braungefarbten Cytoplasma kaum siehtbar. In Schnitten lassen sioh zwisehen den Seheiben die intrachromosomalen Massen gelegentlieh gut erkennen, doch ist eine Zuordnung zu bestimmten Chromosomen kaum durchfiihrbar.

I n den BoviN-ALL]~-Pr /~paraten f indet man an yielen Stellen in allen Chromosomen sehr kurze Abschni t te , die viele, kleine Vakuolen ent- ha l ten oder einen einheit l ichen, spongi6s von unregelmgl3ig ver laufenden Str/~ngen durchse tz ten Hoh l r aum bilden (Abb. 11). I n Schni t ten, die


nach M A ~ gef~rbt sind, findet man entsprechend zwischen dickeren Scheiben rStliche Einschliisse. Diese Abschnitte finden sich an konstanten Orten der Chromosomen. Besonders hervortretende finden sich an Cbromosom / / in den Zonen ea und/1 (Abb. 11 a) und an Chromosom I I I auf d e r Grenze zwischen c 5 und d 1 und zwisehen d~ und d~ (Abb. 11 b). Fiir die Gleichsetzung dieser Stellen mit Nukleolenbildungsabschnitten sprechen folgende Punkte : 1. zeigen sie in den Bovx~-ALLEN-Pr~paraten die gleiehe schwammige Struktur wie Chromosom IV in seinen sieher nukleolentragenden Abschnitten; 2. zeigt nur ein Teil der Kerne derartig starke Vakuolisierung, w~hrend andere ganz unver~nderte oder schwach vakuolisierte Chromosomen enthalten, was dem inkon- stanten Auftreten der Nebennukleolen entspricht; 3. spricht gegen die Annahme, die Vakuolisierung sei ein dt~rch die Hydrolyse ' der Nuklealf~rbung hervorgerufenes Artefakt des Chromosomenabschnitts (nicht der darin enthaltenen Nukleolarsubstanz), einmal d i e Inkonstanz und zum anderen die Tatsache, daft gleichgebaute Abschnitte des Chromo- soms im gleichen Pr~parat normal erhalten sind; 4. linden sich in MA~-Pr~paraten be- vorzugt an diesen Stellen rotviolette Ein- schliisse der blaugef~rbten Chromosomen. Es ist aus allem der SchluB zu ziehen, dal]

u

Abb. l l a u n d b. Ents teht tugs- or te der Nebenn~kleolen a n den l inken F~lden y o n Chromosom I I (a) u n d Chromosom I I I (b). Tota lpr~para t . BOUIN-Ar~LEN-

, FEUI .GEN* . VergrSBerung e t w a

1620fach.

die Nebennukleolen ihren Ursprung in diesen bestimmten Absehnitten der Chromosomen haben.

Diese Feststeltung ist wichtig im Zu~mmenhang mit dem Befund von KING und BEAMS, dab der Hauptnukleolus der einen, wie angefiihrt, wohl mit Chironomus Thummi identischen Art am kleinen Chromosom, bei der zweiten Art jedoch an einem der groBen Chromosomen sitzt. Sollten sich solche Beziehungen zwisehen nahe verwandten Arten ebenfalls ergeben, so w~re neben der M6glichkeit, dab die Umlagerung des Nukleolus durch Translokation des betreffenden Chromosomenstfickes erfolgt ist, daran zu denken; dab eine andere genomatische Ver~nderung einen Ort der Nebennukleolenbildung eines groBen Chromosoms zum Sitz des Hauptnukleolus werden l~Bt.

Der EinfluB solcher genetischen J~nderungen ist durch die Analyse der Nukleolenbildung beim Mais yon McCI~NTOCK (1934) eindrucksvoll aufgezeigt worden. Auf diese Fragen wird die yon mir in Angr~ff ge- nommene vergleichende Untersuchung der Chironomiden Auskunft geben.

III . Die Paarung der Homologen.

Wie H~.ITZ und ich es ffir Bibio zuerst beschrieben haben, und ~ie es besonders klar yon PAI~TE:a (1934 a, b) an den Ringbildungen der Inver-


sionsheterozygoten von Drosophila melanogaster gezeigt werden konnte, sind die die Riesenchromosomen aufbauenden homologen Partner in der ganzen L~nge gepaart. Die Paarung ist so eng, dab man vielfach die Doppelnatur der Riesenchromosomen nicht erkennen kann, und ist so exakt, dab die chromatischen Querstrukturen beider Partner stets genau aneinander liegen 1.

Chironomus zeigt ganz dieselben Verh~ltnisse. Meistens ist v o n d e r Zweiteiligkeit der Riesenchromosomen nichts zu erkennen. Sie er- seheinen als zylinderfSrmige, im Querschnitt kreisfSrmige K6rper (Abb. 16). Nur manchmal ist er durch eine nicht sehr auff~llige, mediane Liicke in 2 Halbkreisfls unterteilt. Gelegentlich verli~uft diese Liieke nicht median; sie teilt dann den Querschnitt in einen kleineren, kompakteren und einen grSBeren, lockeren Abschnitt auf. Seiten- ansiehten zeigen, dab die Querstrukturen ununterbroehen fiber die ganze Breite der Chromosomen verlaufen. Gelegentlich kann man an einzelnen Chromosomenstreeken beobachten, dal~ die Partner sieh in flaehen, weiten Spiralwindungen umeinanderwickeln, ~hnlich wie es BRIDGES {1935) auf seinen seh5nen Abbildungen fiir Drosophila darstellt.

Von dieser vollst~ndigen Paarung gibt es aber typische Ausnahmen. Diese betreffen sehr hs das Chromosom IV. Reeht oft ist seine linke Endregion ungepaart, so dab aus dem Nukleolus 2 getrennte verdickte Enden herausragen (Abb. 2 b, 20). Gelegentlich geht die Trennung aueh bis in die Region c o d e r sogar b, und manchmal findet man als Grenzfall 2 selbst~ndige kleine Chromosomen, die nur dureh den Haupt- nukleolus zusammengehalten werden. Sehr selten sah ich dagegen Kerne, in denen das Chromosom I V am rechten Ende ungepaart war, w~hrend das linke einheitlich blieb. - - Derartige Abweiehungen sind schon yon BALBIANI gesehen und aueh yon allen spi~teren Untersuchern, die Chironomus bearbeitet haben, gefunden worden. Die gelegentlich beobachteten Kerne mit getrennten Chromosomen und Nukleolen sind in meinem Material nicht vorgekommen.

Von den groBen Chromosomen zeigt besonders das I / / . nicht selten unvollst~ndige Paarung. Diese betrifft stets nur 2 Abschnitte. Einmal findet sich das reehte Ende ungepaart. In Abb. 12 sind 2 soleher F~lle wiedergegeben. Bei dem einen Chromosom aus einem kleinen Kern (Abb. 12 a) reieht die Trennung bis zum Ende der Region a, bei dem aus einem grSBeren Kern (Abb. 12 b) nur bis zur Mitte dieser Region. Die 2. Strecke, in der die Partner hs getrennt bleiben, liegt in der Mitre

1 Der Einwand PAINTElCS, wir h~tten nur eine allgemeine paarweise Attraktion, nicht die Paarung der einzelnen Querstrukturen beschrieben, ist gegenstandslos, da sowohl die enge Paarung der Riesenehromosomen wie die somatisehe Paarung der mitotischen Chromosomen auf der gleichen Kraft beruhen. Ftir die letzteren ging das schon aus dem Paarungsverhalten ungleiehschenkliger Chromosomen hervor, z. B. in den Oogonien yon Tipula (BAuEI~ 1931, S. 153). Vgl. hierzu auch KOLLV.I~ (1934).


des Chromosoms (Abb. 12 c). Dieser Abschnitt zeigt auch in Chromo- somen ohne Paarungslficke in sehr vielen Kernen, dab die Partner sich nicht zu einem Zylinder, sondern meistens weniger eng zusammenlegen, so daB der Querschnitt 8-f6rmig oder oval ist (Abb. 1 gibt eine An- deutung hiervon).

Von den anderen beiden Chromosomen zeigt nur d a s / / , gelegentlich eine ebenfalls mediane Paarungsliicke, w~hrend mir von Chromosom I nur ein Fall begegnet ist, bei dem ein schmaler Trennungsspalt in der Mitte auftrat. Sonst sind diese Chro- .~..., ~'!~ mosomen stets vollst~ndig gepaart. ~ i ! i ~ DaB diese beschriebenen Abweichun- .~ ~ ~ ~~i ,~~ gen keine Artefakte sind, geht daraus ~) ~.~ ~ ~ f hervor, dab sie in gleieher Weise ~ ~ ~ auch in lebenden Kernen vorkom- , ~ .~ men, wie ich fiir Chromosom I I I ".~ ~'" und I V beobachten konnte. (Von ~ einer Beigabe der photographisehen ~ ~ ~" Belege sehe ich ab.) ....~,.~ ~.

Da in allen untersuchten F~llen ~ ~ die nicht gepaarten Abschnitte .~ gleiche Scheibenanordnung in beiden ~ b Partnern besaBen, und da von den Kernen einer Drtise hSchstens 3 4 solche nicht vollst~ndig vereinigten Abb. 12a - -c . Paa rungs l t i cken des Chro-

Chromosomen enthielten, kSnnen sie mosoms I I I , a in den Zonen a~---a4 eines kleineren Chromosoms, b in a~---a~ eines

nicht auf struktureller Anomologie grsaeren Chromosoms, c mittlere Liicke beruhen. W/~hrend man zur eeutung in b2--cL. Karminessigs~ture. VergrSllerung

e twa 680fach. dieser Befunde fiir das kleine Chro- mosom noch annehmen k6nnte, dab die teilweise oder g/~nzliche Trennung mechanisch durch den Druck der sich ausbildenden Nukleolarmassen, besonders des Hauptnukleolus, bewirkt werde, reicht diese Erkl/irung fiir die fehlende Paarung der Abschnitte der groBen Chromosomen nicht aus. Es ist mSglich, dab hier ein ontogenetischer Zusammenhang besteht. Wie PAINTER (1934 b) fiir Drosophila angibt, erfolgt die Paarung erst auf einer relativ sp~ten Stufe der Kernentwicklung. Dafiir, dab dies aueh bei Chironomus gelten kann, spricht die Tatsache, dab anscheinend kleinere, also noch nieht ausgewachsene Kerne h~ufiger solehe PaarungsstSrungen zeigen als groBe, so dab angenommen werden kann, dab die Paarung nachtr~glich noch vollzogen wird (vgl. aueh die L/inge der ungepaarten Strecken in Abb. 12 a und b). Eine statistische Untersuchung habe ich unterlassen, da das Studium der Entwicklungsgeschichte hier genauere Auskunft geben wird.

Selbst wenn man also diese F~lle auf eine verzSgerte Paarung zuriickfiihrt, so bleibt doch die Tatsache bestehen, dab es sich

Z. f. Zel l forschung u, m ik r . Ana tomie . Bd. 23. 20


um eine physiologische Eigenschaft bestimmter Chromosomenabschnitte handelt 1.

W~hrend die Chironomus.Chromosomen also die gleichen Paarungs- verh~ltnisse zeigen wie die yon Bibio und Drosophila, weist Simulium nach G~ITLER (1934) eine bemerkenswerte Abweichung auf. Hier sind die Partner nur an gleichm~l~ig fiber die ganzen Chromosomen verteilten Orten eng vereinigt, an den dazwischenliegenden getrennt. Da GEITLm~ angibt, dal~ die untersuchten Larven noch nicht ausgewachsen waren, ist es gleichfalls m6glich, da[l eine Vorstufe vollst~ndiger Paarung vor- liegt. Da aber PAINTER fiir Drosophila mitteilt, dab die Paarung an den Enden der Chromosomen beginnt, liegt hier vielleicht doch ein eigener Paarungstyp vor, eine MSglichkeit, die eine weitere Untersuchung an diesen und verwandten Nematoceren notwendig macht 2

IV . Die Feinstruktur der Chromosomen.

1. Die vorliegenden Hypothesen.

W~hrend die s Untersucher in Unkenntnis der Chromosomen- natur des ,,Kernfadens" seinen Aufbau mit Begriffen aus der Struktur- beschreibung des Ruhekernes diskutierten, sind in der letzten Zeit einige Versuche gemacht worden, die Struktur der Riesenchromosomen auf die der mitotischen Chromosomen zurfickzuffihren. Es sind hierbei zwei Grundvorstellungen mSglich. 1. Die Riesenchromosomen sind einheitliche, nur aui~erordentlich stark herangewachsene Chromosomen. 2. Sie sind aus parallel zur Achse verlaufenden Einzelelementen zusammengesetzt, die ihrerseits den Chromosomen der Mitose entsprechen.

Die 1. Auffassung ist in verschiedenen Formen yon KAUFMANN (1931), HEITZ (1934) und METZ und GAY (1934) vertreten worden. Nach der Vorstellung yon KAUFMANN, die in etwas ver~nderter Art neuerdings von SINOT5 und YUASA (1935) wieder aufgegriffen ist, handelt es sieh bei den chromatischen Querstrukturen um Windungen eines Doppel- chromonemas. Die japanisehen Autoren glauben eine noch grSBere Komplizierung annehmen zu mfissen. Nach ihnen ist das zur groI~en Spirale gewundene Chromosom in sich selbst spiralig aufgewiekelt. Es seien sogar Anzeiehen fiir eine noch feinere dritte Spiralbildung vorhanden ! Ebenfalls eine Beziehung zum Spiralbau nimmt H~ITZ an. Er faBt die

1 Nichtpaarung eines bestimmten mittleren Chromosomenabschnittes babe ich auch bei Bibio gelegentlich unserer ersten Arbeit in den Speicheldriisen gesehen.

2 (Zusatz bei der Korrektur.) Eigene Beoba~htungen an einigen verpuppungs- reifen Larven yon Simulium maculatum zeigten, dad auch auf diesem Stadium die Chromosomen in der yon GEITLI~R beschriebenen Art gepaart sind. Es ist also yon dem bei Bibio, Chironomus, Drosophila u. a. verwirklichten Typus der totalen Paarung ein Typus der partiellen Paarung zu unterscheiden. Es bedaff einer genaueren Analyse, ob die Vereinigung stets an bestimmten Strecken erfolgt oder verschiedenenorts, wodurch die yon GErrLm~ angefiihrte Chiasma~,hnliehkeit unterstrichen wiirde.

aus den Speicheldrfisen yon Chironomus Thummi Kiefer. 301

chromatischen Strukturcn als periphere, nicht selten an /ibereinander- gelegenen Stellen offene Ringe auf (Abb. 13 a). Dadurch, dal3 aufeinander- folgende Ringe (b) miteinander in Verbindung treten, w/irde eine regel- m~l~ige Spirale entstehen. In gleicher Weise ist die Entstehung der Ringe aus Spiralen wi~hrend der Ontogenese des Kerns vorstellbar. Die Ringe sind also als umgeordnete L~ngsabschnitte eines Chromonemas an- zusehen. Der massenm~Big bedeutendere Anteil der Chromosomen wird sowohl nach KAUFMAN~ wie nach HEITZ v o n d e r Matrix gestellt. Nach der yon M]~TZ und GAY vertretenen Ansicht sind die Riesenchromosomen aus einem regelm~,l~ig wabig strukturierten Karyoplasma aufgebaut, durch dessen physiologische Diffe- renzierung sich die chromatischen, je nach der Behandlung als Schei- ben oder vakuol~re Abschnitte auftretenden Regionen bilden. Hier- nach haben also die Chromosomen mit dem Riesenwachstum eine neu- artige Struktur angenommen. Eine Unterteilung in L~ngsfasern soll nur durch Streckung der Waben bei der Dehnung der Chromosomen vorget~uscht werden.

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A b b . 13a---c. S c h e m a f ibe r d e n A u f b a u do r R i e s e n e h r o m o s o m e n n a e h d e n H y p o t h e s e n

r o l l HEITZ (a, b) u n d KOLTZOFF (C).

Die 2. Auffassung wurde unabhitngig voneinander yon KOLTZOFF (1934) und BRIDGES (1935) ver6ffentlicht. Nach ihnen sind die Chromosomen aus Liingsfasern zusammengesetzt, die den Chromonemen der Mitose entsprechen 1. Die chromatischen Querstrukturen entstehen dadurch, dab auf gleicher HShe gelegene Chromomeren aller Chromonemen sich miteinander vereinigen. Die spezielle Form, die KOLTZOFF seiner Hypothese gibt, nimmt an, da0 die Chromonemen peripher einer zylinderf6rmigen Matrix eingelagert sind (Abb. 13 c) und je naeh der GrSBe der auf gleicher H6he gelegencn Chromomeren entweder, wenn diese sehr klein sind, in Punkte aufgel6ste (1), wenn sic gr50er sind, geschlossene Ringe (2) oder schlieBlich, bei maximaler Gr6i~e unter Vordringen bis in das Zentrum, Scheiben (3) bilden. Gegen diese Annahme ]~Bt sich schon hier einwenden, dab es so erhebliche Gr613enunterschiede der Chromomeren gar nicht geben kann, da ja das Auftrcten dicker Scheiben nur durch die enge Aufeinanderfolge yon d/innen vorgetituscht wird (vgl. S. 288). Eine periphere Anordnung der Chromonemen scheint auch der Auffassung yon BRIDGES ZU entsprechen, doch unterscheidet diese sich v o n d e r KOLTZOFFs dadurch, da[~ ftir jedes Partnerchromosom die peripher gelagerten Chromonemen angenommen werden.

1 An den Riesenchromosomen der N~hrzellen yon L u c i l i a caesar habe ich die AuflSsung in L~ngsf~den schon w~hrend meiner Untersuchung fiber die wachsenden Oocytenkerne (1932) gesehen. Eine eingehendere ]3earbeitung wird yon einem Doktoranden durehgeffihrt.

20*


W~hrend es ffir die Anschauungen yon KOLTZOFF, KAUFMA_~N und HEITZ eine notwendige Voraussetzung ist, dab die Paarung der homologen Chromosomen vor der Ausbildung der typischen Struktur der Riesen- chromosomen vollst~ndig durchgeffihrt ist, tragen METZ und GAY sowie BRIDGES der Tatsache Rechnung, dal~ die Paarung der Partner des Riesen- chromosoms gelegentlich unvollsts ist (vgl. S. 298). F fir die anderen Hypothesen miil3ten kompliziertere Hilfsannahmen eingefiihrt werden.

2. Die Scheibennatur der chromatischen Strukturen. Zur Priifung der vorstehend gekennzeichneten Hypothesen fiber die

Feinstruktur der Riesenehromosomen ist zun~chst die Entscheidung dartiber n6tig, ob die ais Querb~Lnder ins Auge fallenden chromatischen Strukturen Ringe oder Scheiben sind. Trifft dies letztere auch ffir die schmalsten zu, so sind fiir unser Objekt die Vorstellungen von KAVFMANN, HEITZ und in ihrem einen Teil die yon KOLTZOFF ais nicht zutreffend widerlegt 1

Die meisten der frfiheren Untersueher Abb. 14 a-- ,d . Zel lkoppelr ing aus der Eian lago yon L u c i l i a caesar. 4 Stu- v o n Chironomus haben sieh ffir die f e n a u f n a h m e n , . k b s t a n d lv . BouI~'- Scheibennatur der Querstrukturen a u s - ALLEN -ItEIDENIiAIN.Vorgr(i~erllng

etwa 1500fach. gesprochen. Als Beweis wurde es angesehen, wenn bei Seitenansiehten der Chro-

mosomen beim Drehen der Mikrometerschraube keine axiale Unschgrfe zu erkennen war, und wenn bei Ansicht in Richtung der Achse keine zentrale Lficke auftrat. Mit den gleichen Argumenten haben HEITZ und ich uns bei Bibio fiir die Scheibennatur der wenigen deutlichen Querstrukturen in den Chromosomen der MALI'IGHIschen Gef~13e entschieden.

Wegen der vielfachen Angaben fiber das Auftreten von chromatischen Ringen in den neueren Arbeiten ist zungchst eine Klarstellung darfiber erwfinscht, wie sieh einwandfrei als solche erkannte Ringe in den verschiedenen Einstellungsebenen abbilden. Ein geeignetes Modell von den Verhgltnissen der Riesenchromosomen vergleichbarer Gr613enordnung sind die Zellkoppelringe, die zwisehen den Zellen der Eianlagen bei manchen Insekten auftreten. In Abb. 14 sind 4 im Abstand yon 1 :~

1 Eine optische Prfifung der Ann~hmen yon KAVFI~A~N und HEITZ w/~re durch Analyse der Doppelbrechung in polarisiertem Lieht m6glich. Wie durch die Arbeiten yon W. J. SCHmDT genauer bekannt ist, besitzt das Chromatin negative Eigen- doppelbrechung. Ahnlich wie in den Meiosechromosomen (KvwADA und NAKA- MICRA 1934) miiBte in dem Fall, dab eine Chromonemaspirale vorl~ge, die Doppel- brechung quer zum Chromosom auftreten, also hinsichtlich der Chronmsomen- 1/~ngsausdehnung positiv sein. Trotz Anwendung der verschiedenen angegebenen Methoden konnte ich, selbst in gedehnten Chromosomen oder ganz durch Zug defor- mierten Kernen, keine Doppelbrechung erhalten.


gemachte Aufnahmen eines solchen Ringes, dessen Fl~che parallel zur optischen Achse liegt, wiedergegeben. Trotz des geringen Durchmessers zeigen die verschiedenen EinstellungshShen deutliche Abbildungsunter- schiede. In Abb. 14a trifft die optische Ebene den Ring tangential, hier ist er nicht in seiner vollen Ausdehnung abgebildet. In Abb. 14d dagegen, die ungefi~hr den grSl~ten Durchmesser trifft, treten scharf abgebildet nur die beiden Querschnitte des Ringes auf, w~hrend zwischen ihnen ein verbreiterter Schatten yon den darunter und darfiber liegenden Teilen verl~uft.

Abb . 15a--e . Opt i sche L~ngsschn i t t e d u r c h die Zonen b4--c3 des Chromosoms I I . A b s t a n d 2 ~. Karminess igs~ure . YergrSBerung e t w a 1200fach.

Die ganz andersartige Abbildung der Querstrukturen der Riesen- chromosomen geht aus Abb. 15 eindeutig hervor. Die Scheiben sind in jedem der um 2 # differierenden Einstellungshorizonte scharf abgebildet. W~ren sie Ringe, so miiBte etwa in Abb. 14 c die mittlere Unsch~rfe, in Anbetracht des gegentiber den Zellkoppelringen betr~chtlich grSl~eren Durehmessers, noch auffallender als bei diesen sein. Im Gegensatz hierzu sind auch die dfinnsten Querstrukturen durch alle Aufnahmen hindurch zu verfolgen (vgl. z .B. die mit einem * bezeiehnete Stelle).

Dieser Beweis ffir die Scheibennatur der Querstrukturen wird unter- stfitzt durch die Bilder, die die Chromosomen im Querschnitt geben. Schon am Totalpr~parat kann man nie etwas von einer aehromatischen Achse wahrnehmen. In einem zur optischen Achse schr~g verlaufenden Chromosom kann man unter Drehen der Mikrometersehraube verfolgen, wie die Scheibe in das Chromosomeninnere hineinzieht. In Abb. 16 sind einige der in dfinnen Sehnitten h~ufig anzutreffenden Querschnitts- bilder wiedergegeben. Die Chromosomen sind in der ganzen Breite gleichm~Big gefi~rbt. Es fallen nur stets gleichm~Big fiber den ganzen


Querschnitt verteilte dunklere Granula auf. Wenn auch nur die diinnen Scheiben Ringe wiiren, so mfil]ten sie sich in Schnitten etwa durch die Regionen Ig~, I I c 2 oder I I I d a yon der dann anzunehmenden Matrix, die entsprechend den Chromosomenabschnitten zwischen den Scheiben nuklealnegativ sein mfigte, deutlieh als auf die Peripherie besehr~nkte Strukturen abheben. Wenn man auch in dfinnen Schnitten die Zu- geh5rigkeit eines quergetroffenen Abschnitts zu einer bestimmten Region nicht feststellen kann, so h~tte sich doeh unter allen Quersehnitten ein bestimmter Prozentsatz derartiger Bilder finden lassen mfissen. Das war nie der Fall.

Aueh im lebenden Kern zeigt der optische Querschnitt (Abb. 17) stets sehr deutlich eine gleichmaI3ig fiber die Flache verteilte, feine Granu- lierung, nie dagegen irgendwelche Ringbildungen. Nicht mit solchen

Abb. 16. Querschni t te der (,~hromosomen, Abb. 17 a und b. Optische Querschni t te 2 ~ dick. CHAMPY-FEULGES,'. VergrSl~erung du tch lebende Chromosomen. A u f n a h m e n in

e twa 2200fach. ParaffinS1. VergrSflerung e twa 635fach.

verwechselt werden diir~en allerdings Beugungsr~nder, wie sie sowohl im lebenden wie im gef~rbten Pr~parat auftreten.

3. Die Zusammensetzung aus fibrill~iren Elementen. Die Scheiben sind keine selbst~ndigen Chromosomenelemente. Das

bei axialer Ansicht sichtbare Auftreten der Granula, sowie die Erschei- nung, dab die Scheiben bei Ansicht yon der Seite sowohl im lebenden wie im gef~rbten Chromosom h~ufig nicht glatt, sondern gewellt und kSrnelig aussehen (vgl. Abb. 5, 6, 8, 10, 15), sind der Ausdruek einer Gliederung der Chromosomen parallel zur Achse.

Ffir den Nachweis der Ls die die Chromosomen zusammen- setzen, ist Chironomus ungew6hnlich giinstig. In jedem gelungenen Pri~parat sieht man in den Chromosomen sich durch Liehtbrechung ab- hebende Streifen, die meistens einen flach spiralartigen Verlauf haben, gelegentlich aber auch bei der gleichen Einstellung gekreuzt verlaufen. Andeutungen yon dieser Schriigstreifung sind in der Abb. 15 zu erkennen. Bei subjektiver Beobachtung ist sie immer sehr viel deutlicher. Auch in den ungepaarten Abschnitten zeigt jedes Partnerchromosom solche sehr~g

aus den Speicheldrtisen von Chironomus Thummi Kiefer. 305

verlaufende Zfige. W~hrend man aber in normal erhaltenen Chromo- somen meistens nicht einzelne F~den, sondern nur verschieden dicke Stri~nge durch das Chromosom verfolgen kann, zeigen gedehnte Chromosomen auch die Zusammen- setzung aus einzelnen L~ngsf~den. In Abb. 18 ist ein Ausschnitt der gedehnten Region c 4 des I I I . Chromosoms wiedergegeben. Hier sind, besonders oben links im Bild, isolierte Fasern zu erkennen, die auf gleicher HShe, wie besonders zwischen den beiden oberen Scheiben deutlich ist, kleine Verdickungen tragen. Die Seheiben selbst zeigen eine granul~re Zusammensetzung. Die Granula liegen infolge der Zugwirkung unregelmaBig.

Schon diese Befunde beweisen, dab die Ansicht Yon METZ u n d GAY f iber a r t e f i z i e l l e E r z e u g u n g 2Lbb. 18. L~ngsfasern in scheinbarer L~ngsfasern durch Dehnung der der gedehnten Zone c, des

Chromosoms I I I . (Die Waben nicht zutreffen kann. Denn dann mfi~ten Beugungsringeriihrenvon sie stets parallel zur Dehnungsrichtung auftreten, nicht entfernbaren Staub-

teilchen im Okular her.) Wollte man ihren unregelm~I~ig spiraligen Verlauf Karminessigsaure-Chrom- in Zusammenhang mit der spiraligen Umeinander- formol- FEULaES. Ver-

grSl3erung etwa 1500fach. wicklung der Partnerchromosomen bringen und hier eine gegenseitige ,,Zugwirkung" aufeinander annehmen (obwohl aueh ganz unver~nderte Chromosomen solche Fasern zeigen), so wfirde bei den frei in der Karyo lymphe liegenden Chromo- somen natfir]ich eine Abwicklung der Partner bis zum AufhSren des ,,Zuges" eintreten. Also auch auf diese Weise l~Bt sich die Realit~t der Fasern nicht absprechen.

Am genauesten geben Sehnittpr~parate fiber den Ls Auskunft. Abb. 19 stellt einen 2/~ dicken, mittleren Schnitt durch die die Mittelverdickung umfassende Region von Chromosom I I I dar. Die Aufteilung in 3 ihrerseits teilweise wieder paarige Teilseheiben wird deutlich. Zwischen diesen und den Nach- barscheiben sieht man nun meist gruppenweise in verschiedener Richtung verlaufende Fasern Abb. 19. L~ngsschnitt dureh

die Region der Mittelver- ausgespannt, die im nuklealgef~rbten Pr~parat dicknng yon Chromosom I I I .

zwar nur blal~ durch Brechungsunterschiede (~IIAMPY-FEULGEI~, VergrSl~erung etwa 2200fach.

abgehoben, aber besonders bei den breiteren Gruppen stets ohne weiteres als solche erkennbar sind. Die Seheiben enthalten einzelne Granula; doch scheint, besonders bei den kr~ftigen, auger den Granula eine verbindende homogene, nuklealpositive Substanz vorzuliegen. Zwischen der Mittelverdickung und der in der Abbildung


dariiber liegenden dicken Scheibe (aber auch an anderen Stellen) treten in 2 verschiedenen H6hen unterbrochene Reihen von Granula auf. Diese entsprechen den diinnen Scheiben, die also nicht ganz zu einer Fl/iche zusammengeschlossen sind. Diese teilweise isolierten Granula sind in der Gr6[te nicht sehr verschieden von den in die dicken Scheiben ein- gelagerten. Der nicht vollst~ndige ZusammenschluB h/mgt daher wohl auch mit dcm Fehlen einer verbindenden Substanz zusammen.

Ebenfalls sehr deutlich ist der Aufbau aus L~ngsfibrillen am linken Ende des Chromosoms IV. Es ist oben angegeben worden, dab die Terminalfl/~che von unregelm~Bigen chromatischen Strukturen besetzt ist. In Quetsch-

Abb. 20a ~lnd b. Termina l r inge auf der l inken Endfl~che des Chromosoms I i 7. a Ende des einen Chromosomenpar tners arts e inem gro•en Kern , b Regionen d nnd e aus e inem kleinen Kern . a Karminessigs/~ure, b KarminessigsP, ure-Chromformol-FEuLGEN. VergrSl]crung

e twa 2200fach.

Masse tragen. Diese Gebilde sind identisch mit den kleinen Chromatin- ringen, die in gut erhaltenen Chromosomen die ganze flach kuppelfSrmige Endfl~che besetzen (Abb. 20). Diese sind kleine, meist mehr oder weniger eckige Gebilde, die einzeln oder zu mehreren zusammen auf der ganzen Endfl£che gleichm/~Big verteilt liegen. Ihre Ring- (nicht Kugel-) l~atur geht aus Seitenansichten deutlich hervor. Da also anzunehmen ist, dab jedem Ring ein L£ngsfaden des Chromosoms entspricht, kann man bier zu ungef/~hren Vorstellungen fiber ihre Anzahl kommen. Das in Abb. 20 a dargestellte Ende des einen Chromosomenpartners aus einem groBen Kern l~Bt etwa 50 Ringe erkennen, in jedem linken Ende des kleineren Chromosoms sind 8--10 ziihlbar. Leider liegen diese Chromo- somenenden meist so ungiinstig, dab man immer nur einen Teil der Endfl/iche fibersehen kann. Besonders ffir die Stellen, die tangential zur optischen Achse liegen, 1/~Bt sich kaum eine Sch/~tzung geben. Die Zahlen sind also wahrscheinlich zu niedrig. Wegen der Unsicherheit habe ich zun/~chst keine weiteren Z/ihlungen durchgefiihrt 1. Allgemein l~Bt

1 Be i e i n e r N a e h u n t e r s u c h u n g d e r E n t w i c k l u n g d e r K e r n e w e r d e i ch h i e r a u f z u r f i e k k o m m e n .


sich aber feststellen, dab die Chromosomen kleiner Kerne erheblich weniger solcher Ringe, also auch L~ngsf~den, aufweisen, als die a u s grSBeren. Die GrS~e der Ringe ist in beiden Fgllen ann~hernd gleich.

4. Uberblick i~ber den Au]bau und Vergleich. Aus den beschriebenen Befunden fiber die Scheibennatur der chromati-

schen Querstrukturen und fiber die Zusammensetzung der Chromosomen aus sie der ganzen L~nge nach durchziehenden F~den l~Bt sich das folgende Bild fiber den Aufbau der Riesenchromosomen geben. Diese sind kompakte Biindel yon Chromonemen (L~ingsfibrillen), deren an homologen Orten gelegene Chromomeren (Granula der Scheiben) sich untereinander zu Scheibenverb~nden zusammenschlieBen. Die Scheiben sind also Aggregatchromomeren und nicht unmittelbar den Chromomeren des Mitose- bzw. Meiosecyclus vergleichbar. HEITZ und ich batten sie daher richtig bei Bibio als chromomerenartige Strukturen angesprochen. Die Chromonemen verlaufen in jedem der Partnerchromosomen unregel- m~Big spiralig. Durch die weitere Umwicklung der Partnerchromosomen ihrerseits kommen die komplizierten Bahnen, wie sie im Schnitt zu sehen sind, zustande. Die Aggregatchromomeren sind entweder vollst~ndige Platten oder (bei den feinsten Chromomeren) nicht vollst~ndig zusammengeschlossen. Die Unterschiede beruhen wahrscheinlich nicht allein auf den nicht sehr ausgepr~gten GrSBenunterschieden der Chromo- meren, derart, dab bei gleichem Chromosomendurchmesser bei den kleinen Chromomeren zwangsl~ufig Zwischenr~ume bleiben mfiBten, wenn die gr6Beren vollst~ndig aneinanderliegen, sondern wohl auch darauf, dab zwischen den Chromomeren eine Kittsubstanz vorhanden ist, die bei den grSBeren Chromomeren reichlicher ausgebildet ist, als bei kleinen, bei denen sie vielleicht ganz fehlen kann. Vollst~ndig sicher l~Bt sich diese interchromomerale Substanz nicht nachweisen. Ffir ihr Vorhandensein sprechen Beobachtungen an stark gepreBten Chromosomen, deren Breite auf das 5--10fache vergr6Bert sein kann. Die Scheiben ziehen dann, ohne vollst~ndig in K6rnchen aufgelSst zu sein, fiber die ganze Breite des Bandes als geschlossene Linien. Ebenso shad wohl die feinen F~den, die gelegentlich von den Scheiben zur Kernmembran ziehen, AbkSmmlinge dieser Substanz. Auf alle F~lle muB die Ausbildung dieser Kittsubstanz streng auf die Querrichtung beschr~nkt sein; die sehr feinen Scheiben, die zu mehreren die dicken aufbauen, sind, besonders klar in mit I~VLG~.~ nachgef/~rbten Karminessigpraparaten, stets voneinander durch achro- matische Zwischenr~ume getrennt.

Dieses Ergebnis stimmt mit einem Teil der von KOLTZOF~" auf- gestellten Hypothese fiberein. An dieser hat sich nur die Annahme, daB die Chromonemen auf die Periphetie eines achromatischen Matrix- zylinders beschr~nkt seien, als unrichtig herausgestellt. Im Zusammen- hang mit dieser Vorstellung ist die Frage zu er6rtern, ob auBer den


beschriebenen Strukturen noch eine das Ganze verbindende Substanz anzunehmen ist. Zun~chst muB betont werden, dab der Begriff der Chromosomenmatrix von der Mitose (bzw. der Meiose) herstammt und einen Chromosomenbestandteil kennzeichnet, der sich erst im Verlaufe der Prophase auf den Chromosomen kondensiert, wi~hrend er beim ~ber- gang von der Telophase zur Interphase wieder dissoziiert wird. Es ist ein unberechtigter SchluB, daB, weil im Kern individualisierte Chromo- somen vorhanden sind, diese auch in ihrer Zusammensetzung den Chromo- somen der mittleren Mitosestadien entsprechen. Auf dieser Annahme beruht wohl die von mehreren Autoren vertretene Anschauung vom Vor- handensein der Matrix. Es liegen aber in diesen Riesenchromosomen typische Ruhekernstrukturen in allerdings ganz spezieller Differen- zierung vor. Der morphologische Vergleich l~$t sich hSchstens mit den Chromosomen der frfihesten Reifeteilungsprophasen durchffihren; die langen Leptot~nchromosomen, z. B. der Liliaceen, zeigen die (auch zahlen- m~Big) gleiche reiche Chromomerengliederung, und auf diesem Zeitpunkt ist ffir diese Chromosomen nie ein Zeichen yon dem Vorhandensein einer Matrix gesehen worden. DaB doch eine interchromonemale Substanz allerdings ganz anderer Art und in nur geringer Menge vorkommt, daffir sprieht es, dab gelegentlich zwischen den Terminalringen des Chromo- soms IV eine lockere, netzige, nuklealnegative Struktur zu sehen ist (Abb. 20 a), doeh kann dieser nieht die Aufgabe eines formgebenden Geriistes zugesprochen werden. Fiir das Vorhandensein einer die einzelnen Chromosomen einhfillenden Membran, wie sie gelegentlich von ~lteren Untersuchern (z. B. FA.USSEK) angegeben worden ist, habe ich keine Anzeichen gefunden. Teilweise wird eine solehe durch gerinnselige Niederschl~ge der Karyolymphe artefiziell erzeugt.

Wenn also eine Matrix als Chromosomengerfist nieht in Frage kommt, so mul~ die spezielle Formgestaltung durch die Chromonemen selbst bedingt sein. Die so typischen Einschnfirungen kSnnen einmal durch die Gestalt der Aggregatchromomeren bedingt sein. Hierffir spricht es, dab die den Einschnfirungen benachbarten Scheiben meistens zu ihnen konkav sind (z. B. Ia4--b 1, IIa2). Wenn die an der engsten Stelle gelegenen Seheiben sich durch festen Zusammenhalt ihrer Chromomeren auszeichnen, mfissen die breiteren Nachbarscheiben zwangsl~ufig die gewSlbte Form annehmen. AuBerdem ist es aber auch mSglich, dab die Chromonemen selbst nicht gleichm~gig dick sind oder an bestimmten Stellen reichlicher die interchromonemale Substanz ausscheiden, wodurch sich die Verdickungen der Chromosomen unabh~ngig vom Scheibenbau erkl~ren liei~en. Eine sichere Entscheidung fiber diese MSglichkeiten, wie fiber ihre vielleicht gemeinsame Verwirklichung l~Bt sich bisher nicht erbringen.

BRIDGES (1935) nimmt an, dab die eigentlichen (gentragenden) Chromomeren achromatisch seien und jederseits von einer chromatisehen


Hiille fiberzogen werden, so dab also mindestens den gr6Beren Chromo- meren eine Doppelscheibe entspricht. Meine Beobachtungen, dab allo Scheiben K6rnchen tragen und dab die aus den dickeren den teilweise isolierten Granula der diinnen Scheiben, die auch BRIDGES a|s Chromo- meren ansieht, gleichen, sprechen mehr dafiir, dab jede chromatische Teilscheibe ein Aggregatchromomer darstellt. Unsicher ist dann nur die Natur der Terminalchromomeren des linken Endes von Chromosom IV, die in Form von chromatischen Ringen auftreten. Eine durch die Genetik m6gliche Entscheidung gegen die Richtigkeit der BRIDOEsschen Auffassung scheint mir schon aus den Translokationsuntersuchungen VOil MULLER und PROKOFJEVA (1934, 1935) hervorzugehen, in denen gezeigt wurde, dab die 4 Teilscheiben der zusammengesetzten Bande 2 des X-Chromosoms yon Drosophila melanogaster in jeder beliebigen Gruppierung verlagert werden kSnnen, w~hrend nach BRIDGES stets Teilscheibenpaare zusammenbleiben mtissten.

Im Zusammenhang mit den iibrigen Hypothesen fiber den Feinbau der Riesenchromosomen, die fiir Chironomus als unzutreffend widerlegt sind, muB die Frage kurz gepriift werden, ob vielleicht mehrere Aufbau- typen bei den Dipteren nebeneinander realisiert sind, eine Annahme, die natiirlich a priori unwahrscheinlich ist. Vergleicht man die fiir die verschiedenen Objekte gegebenen Beschreibungen, so sind fiir Drosophila Spiralen (KAuFMANN, SINOT6 und YCASA), Ringe (HEITZ) und periphere Chromonemen (KoLTZOFF) und fiir Sciara Spiralen (SINoT6 und YuAs.A.) und Wabenstruktur (METz und GAY) angegeben worden. DaB innerhalb der gleichen Gattung eine derartige Variabilit~t herrscht, ist selbstverst~ndlich unm6glich. Diese Angaben demonstrieren nur die Schwierig- keit der Untersuchung. Die Annahme einer Spiralstruktur fiihrt auBer- dem, ganz abgesehen von genetischen Schwierigkeiten 1, zwangsl~ufig zur Annahme unwahrscheinlichen L~ngenwachstums der Chromonemen. Bei niedrig gerechnet 300 Scheiben, d. h. ,,Spiralwindungen", pro Chro- mosom und einer mittleren Dicke yon 3/~ resultieren L~ngen von 3 mm, die bei Einbeziehung der Teilscheiben noch wesentlich grSBer werden mti~ten.

Somit ist die Annahme wahrscheinlich, dab allen Riesenchromo- somen der gleiche Aufbau zukommt. Die ffir andere Objekte beschriebenen unvollst~ndigen Scheiben (z. B. Bibio), die unterbrochenen Ringe (HEITZ) lassen sich so verstehen, dal3 die Chromonemen auf den achromatischen Unterbrechungsstellen dieser Scheiben fehlen oder nur wenig zah]reich sind, die Chromomeren sich hier f/irberisch oder optisch nicht

1 In Anbetracht der Ergebnisse yon MVLL~.~ und PROXOFJEVA dtirfte eine Spiralwindung nur 1--2 Gene enthalten, und unter den in Kugeln aufgel6sten ,,1Ringen" von Drosophila virilis mtiBte also ein Teil der gleichartigen Kugeln genleer sein, da n~tfirlich eine Genvermehrung in der L~ngsrichtung des Chromo- nemas unm6glich ist.


darstellen lassen, w~hrend sich die sti~rker gef~xbten Teile der Scheiben durch dichtere Lage der Chromonemen auszeichnen. Ebenfalls als eine Folge der zusammengesetzten Natur der Chromosomen ist das End- b~umchen des Chromosoras IV von Bibio aufzufassen, an dem also eine Aufteilung des Chromonemenbiindels s wie bei dem kleinen Chromo- som yon Chironomus eintritt.

Unterschiede zwischen den Riesenchromosomen der verschiedenen Arten bestehen wahrscheinlich hinsiehtlich der Anzahl der Chromonemen, die ein Chromosom aufbauen. KOLTZOFF glaubt bei Chironomus 16 Chro- monemen gesehen zu haben und meint, dab Drosophila und anderen Dipteren noch weniger zukommen. Wie ich oben gezeigt habe, liel3en sich in den groBen I~ernen an den Terminalringen des Chromosoms IV pro Partner etwa 50 Chromomeren, also ffir das ganze Riesenchromosom mindestens 100 feststellen. KOLTZOFF hat wahrscheinlich unterbrochene Scheiben der obengenannten Art beobachtet. Ffir Drosophila nimmt BRIDGES 16 Chromonemen an, w~hrend ELLEI~HORN, PROKOFJEVA und MULL]~R 32 bzw. 64 (32 Paare) gesehen haben.

ZMit diesen Zahlenangaben wird die Frage nach der Genese der Chromo- somen angeschnitten. KOLTZOFF hat die sicher richtige Vermutung aus- gesproehen, dab die Chromonemen durch Zweiteilung der ursprfinglichen Chromosomen entstehen. Bei strenger Gleiehzeitigkeit der Teilung w~re die Zahlenreihe 2 :4 :8 : 16 usw. zu erwarten. Die beiden Z~hlungen am IV. Chromosom (s. oben) wiirden sich in die Stufen 16 bzw. 64 pro Partner, also 32 und 128 pro Riesenchromosom einreihen. KOLTZOFF bringt diese Zahlenreihe in Zusammenhang mit den JAcoBJschen Vor- stellungen vom rhythmisehen Kernwachstum; aber abgesehen davon, dab gerade ffir Insekten eine andere geometrische KerngrSl3enreihe (1 : 1,5 : 2,25 usw., BOGOJAWLE~SY:Y) angegeben wird, ist selbst die grSBte von mir geziihlte Chromonemenzahl zu niedrig, um der sehr hohen Kernvolumen-Gr613enstufe zu entsprechen. Es bliebe die Annahme iibrig, dab die effektive Teilung der Chromosomen erst auf einer bestimmten GrSi~enstufe beginnt. Damit ist fiir das Prinzip aber nichts gewonnen. Auf diese Fragen korame ieh an anderer Stelle zuriiek.

l~och yon einer ganz anderen Seite her ls sich die zusammengesetzte Natur der Chromosomen beweisen. :BoGoJAWLENSKu hat bei Anopheles in Best~tigung ~lterer Beobachtungen an Culiciden gezeigt, dab die grSBten Kerne des Darmepithels typisehe Schleifenkerne sind. Es liegt nun eine in unserem Zusammenhang bisher nicht beaehtete Arbeit yon HOLT (1917) vor, in der gezeigt wird, dab diese groBen Darmzell- kerne bei CuIex pipiens w~hrend der Verpuppung in Mitose treten. Die Verfasserin fand nun in Prophasen eine der haploiden Chromosomenzahl yon 3 entsprechende Anzahl von Chromosomenkn~ueln, aus denen in der Metaphase 36 oder 48 (in einem Fall 72) Chromosomen entstanden, und

aus den Speicheldrfisen yon Chironomus Thummi Kiefer. 311

zwar duTch der Liinge nach erfolgende Aufspaltung der Prophase- chromosomen, in deren jedem also 12 bzw. 16 Chromosomen der L~nge nach gepaart vereinigt gewesen sein miissen. Hier ist, ohne dal~ die Ver- fasserin den Zusammenhang damals erkennen konnte, duTch den mitotischen Zerfall die zusammengesetzte Natur der Chromosomen ad oculos demonstriert. Gleichzeitig geben die Beobachtungen eine Erkl~rung ffir das Auftreten der yon FROLOWA (1929) n~her untersuchten Gewebe- polyploidie der Dipterenlarven 1. Eine Nachuntersuchung der HOLTschen Befunde wird yon mir an verschiedenen Dipteren vorgenommen.

Die Frage der Paarung der Homologen gewinnt schlieBlich mit der Feststellung, da~ die Riesenchromosomen Biindel yon Chromonemen sind, erneutes Interesse. Diese bildet zusammen mit den Mteren Befunden yon METZ an polyploiden Zellen yon Sarcophaga (1922) und Drosophila (1925) einen neuen BeTels daffir, dab bei den Dipteren nieht die paarweise Attraktion eine weitere Paarung verhindert, Tie es yon ])ARLINGTON sowie HUSKINS (vgl. HUSKINS und SMITH 1935) als Grund- prinzip des Mitose- und Meiosemeehanismus angesehen wird, sondern dab eine Anziehung zwischen allen homologen Genorten besteht. Ob innerhalb dieser Gesamtattraktion eine paarweise sehr enge Vereinigung der Chromonemen eintritt, Tie es yon ELLENHORN, PROKOFJEVA und MULLER aufgefa~t wird, kann erst nach sehr eingehenden Untersuehungen gesagt werden. Eine konstant paarige Lage der Terminalchromomeren des IV. Chromosoms konnte ich jedenfalls nicht feststellen. Derartige Fiille lassen sich ebensogut als Teilungsstadien der Chromonemen auf- fassen.

Zusammenfassung. 1. Die Speicheldriisenkerne enthalten stets 4 duTch GrSBe, Nukleolus-

besitz, Einschnfirungen und Anschwellungen sowie Anordnung der chromatischen Scheiben unterschiedene Chromosomen.

2. Die Chromosomen sind im Leben sichtbar und zeigen fast alle im gef~rbten Pr~parat sichtbare Strukturen.

3. Es kommt in geringem MaBe zu einer sekund~ren Vereinigung ein- zelner Chromosomen, an der sich die verschiedenen Enden zufallsgem~B beteiligen.

4. Das kleine Chromosom ist der Triiger des Hauptnukleolus sowie einiger weiterer nukleolenartiger Massen. An den grol]en Chromosomen wird intrachromosomal eine sp~ter als Nebennukleolen austretende Sub- stanz an bestimmten Stellen ausgebildet.

5. Die Paarung der 2 das Riesenchromosom aufbauenden Partner ist mitunter unvollst~ndig. Hiervon sind in erster Linie bestimmte Abschnitte der Chromosomen I I I und IV betroffen.

1 Die Annahme yon RAV~TTA (1931, 1933), dab die Polyploidie duTch Quer- fragmentierung des ,,discoidalen Spirems" verursacht wiirde, ist nattirlich un- mSglich.


6. Die C h r o m o s o m e n s ind k o m p a k t e B t i n d e l y o n C h r o m o n e m e n . Die

c h r o m a t i s c h e n Q u e r s t r u k t u r e n s i nd S c h e i b e n , d ie d u r c h V e r e i n i g u n g

h o m o l o g e r C h r o m o m e r e n d e r e i n z e l n e n C h r o m o n e m e n e n t s t e h e n . , C h r o m o -

s o m e n a u s k l e i n e r e n K e r n e n b e s i t z e n w e n i g e r C h r o m o n e m e n als die a u s g rSBeren K e r n e n .

Literaturverzeichnis ~.

Alexandrov, W.: Uber die Bedeutung der oxydo-reduktiven Bedingungen ffir die vitale F~rbung, mi t besonderer Beriicksichtigung der Kernf~rbung in lebenden Zellen. Protoplasma (Berl.) 17 (1933). - - Bauer~ H.: Die Chromosomen yon Tipula paludosa MEre. in Eibildung und Spermatogenese. Z. Zellforsch. 14 (1931). - - B~la~, K.: ~ b e r die reversible Entmischung des lebenden Protoplasmas. I. Proto- plasma (Berl.) 9 (1930). - - Bogojawlensky, K. S.: Studien fiber ZellengrSl]e und Zellenwachstum. XI . Mitt . : ~ b e r Beziehungen zwischen S t ruk tur und Volumen der somatischen Kerne bei Larven yon Anopheles maculipennis. Z. Zellforsch. 22 (1934). - - Bri[lges~ C. B.: Salivary chromosome maps. J. Hered. 26 (1935). - - Doyle, W. L. and C. W. Metz: Observations on the s t ructure of living salivary chromosomes in Sciara. Proc. nat. Acad. Sci. U.S.A. 21 (1935). - - Eilenhorn, J., A. Prokofjeva and H. J. Muller: The optical dissociation of Drosophila chromomeres by means of ul traviolet ]ight. C. r. Aead. Sci. de I'U. R. S. S. 1935 I. - - Frolowa, S.: Die Polyploidie einiger Gewebe der Dipteren. Z. Zellforsch. 8 (1929). - - Geitler, L.: Die Schleifenkerne yon Simulium. Zool. Jb . , Abt. allg. Zool. u. Physiol. 54 (1934). - - Heitz~ E.: Die /:[erkunft der Chromozentren. P lan ta (Berl.) 18 (1932). - - ~ b e r totale und t~rt iel le somatische Heteropyknose, sowie strukturelle Geschlechts- chromosomen bei Drosophila/unebris. Z. Zellforsch. 19 (1933a). - - Die somatische Heteropyknose bei Drosophila melanogaster und ihre genetische Bedeutung. Z. Zellforsch. 20 (1933b). - - (~ber u- und f l- t teterochromatin sowie Konstanz und Bau der Chromomeren bei Drosophila. Biol. Zbl. 54 (1934). - - Heitz, E, u. ]L Bauer: Beweise fiir die Chromosomennatur der Kernschleifen in den Kn~uelkernen yon Bibio hortulanus L. Z. Zellforsch. 17 (1933). - - Holt, C. M.: Multiple complexes in the a l imentary t rac t of Culex pipiens. J. Morph. a. Physiol. 19 (1917). - - Hus- kius~ C. L. and S. G. Smith: Meiotic chromosome structure in Trillium erectum L. Ann. of Bot. 49 (1935). - - Kikkawa, H.: An inference as to the consti tut ion of X-chromosome in Drosophila. Proc. imp. Acad. Tokyo 11 (1935). - - King, R. L. and H. W. Beams: Somatic synapsis in Chironomus, with special reference to the individuali ty ot the chromosomes. J. Morph. a. Physiol. 56 (1934). - - Koller, P. Ch.: The movements of chromosomes within the cell and their dynamic interpretat ion. Genetica ( 's-Gravenhage) 16 (1934). - - Origin of var ia t ion within species. Nature (London) 1935 I. - - Koltzoff, 5[.: The structure of the chromosomes in the salivary glands of Drosophila. Science (N.Y.) 1934 II. - - Kuwada, Y. and T. Nakamura: Behaviour of chromonemata in mitosis. IV. Double refraction of chromosomes in Tradescantia re/lexa. Cytologia (Tokyo) 6 (1934). - - MeClintoek~ B.: The relation of a part icular chromosomal element to the development of the nucleoli in Zea mays. Z. Zellforsch. 21 (1934). - - Metz~ C. W.: Association of homologous chromosomes in tetraploid cells of Diptera. Biol. Bull. Mar. biol. Labor. Wood's I-[ole 48 (1922b). Prophase chromosome behavior in triploid individuals of Drosophila melanogaster. Genetics 1O (1925b). - - Metz, C. W. and C. t l . Gay: Chromosome s t ructure in the salivary glands of Sciara. Science (N.Y.) 1984 I la . - - Organization of salivary

1 Vgl. Anm. 1, S. 280.


gland chromosomes in Sciara in relation to genes. Proc. nat . Acad. Sci. U.S.A. 20 (1934b). - - Muller, H. J. and $. M. Gershenson: Ine r t regions of chromosomes as the temporary products of individual genes. Proc. nat . Acad. Sei. U.S.A. 21 (1935). - - Muller, H. J. and A. Prokot |eva: Continui ty and discont inui ty of the heredi tary material . C.r . Aead. Sci. de I 'U.R.S .S . 134 IV. - - The individual gene in relat ion to the chromomere and the chromosome. Proc. na t . Acad. Sei. U.S.A. 21 (1935). - - Muller, H. J., A. Prokof|eva and D. Ral |el : Minute intergenie rearrange- ment as a cause of apparent ,,gene muta t ion" . Nature (Lond.) 1935 I. - - Pain- ter, T.S.: A new method for the s tudy o~ chromosome rearrangements and the plott ing of chromosome maps. Science (N. u 1933 II. - - A new method for the s tudy of chromosome aberrat ions and the plot t ing of chromosome maps in Droso- phila melanogaster. Genetics 19 (1934a). - - The morphology of the X-chromosome in salivary glands of Drosophila melanogaster and a new type of chromosome map for this element. Genetics 19 (1934b). - - Ravetta, E.: I1 po]iploidismo delle cellule somatiche dei ditteri. Boll. di Zool. 2 (1931). - - Sopra la s t ru t tu ra diseoidale dei cromosomi in Drosophila melanogaster. Boll. di Zool. 4 (1933). - - Sinot~, Y. and A. Yuasa: Spiral s t ructure of salivary chromosomes in Lycoria (Sciara) and Drosophila. Jap. J. Genetics 10 (1935). - - Tan, C. C.: Identif icat ion of the salivary chromosomes in Drosophila pseudoobscura. Proc. nat . Aead. Sci. U.S.A. 21 (1935). - - Vonwiller, P. u. A. Audova: Mikrodissektion an der Speicheldrtise yon Chironomus. Protoplasma (Berl.) 19 (1933).

der aufbau der chromosomen aus den speicheldrüsen von chironomus thummi kiefer

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