Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 



Fortschritte auf dem Gesammtgetaete der Naturwissenschaften. 



XVI. Jahrg. 



22. August 1901. 



Nr. 34. 



Die Kräfte der Bewegung- in der lebenden 

 Substanz. 



Von Professor Julius Bernstein (Halle a. S.). 

 (Fortsetzung.) 



Eine andere Frage blieb aber bisher noch zu 

 lösen übrig, nämlich die Frage, durch welche Mechanik 

 in dem Muskel die Umsetzung der chemischen 

 Energie in die mechanischen Leistungen desselben, 

 also in die kinetische Energie bewegter Massen, 

 in Erzeugung mechanischer Arbeit oder bei gehemmter 

 Bewegung in die potentielle Energie der Muskel- 

 spannung hervorgebracht wird. Bei unseren künst- 

 lichen Maschinen, z. B. der Dampfmaschine, ist dieser 

 Vorgang der Umwandlungen der Energie klar und 

 durchsichtig. Die chemische Energie des verbrennen- 

 den Kohlenstoffs verwandelt sich in Wärme und diese, 

 dem Wasser und Dampfe mitgetheilt, verwandelt sich 

 vermöge der elastischen Energie des Dampfes in 

 mechanische Arbeit. Mafsgebend ist für die Theorie 

 dieses Vorganges der von Clausius aufgestellte 

 zweite Hauptsatz der mechanischen Wärme- 

 theorie, welcher aussagt, dafs Wärme nur dann 

 mechanische Arbeit erzeugen kann , wenn sie aus 

 einem wärmeren in einen kälteren Körper übergeht. 

 Eine solche Maschine , welche nach diesem Princip 

 Arbeit leistet, nennt man eine thermodynamische 

 Maschine. 



Es ist einleuchtend, dafs in der Muskelfaser die 

 Mechanik der Energieverwandlung eine ganz andere 

 sein mufs als in irgend einer unserer thermodyna- 

 mischen Maschinen. In allen diesen Maschinen , der 

 Dampfmaschine oder dem Explosionsgasmotor, findet 

 eine Umsetzung der chemischen Energie in Wärme 

 und der Wärme in Volumsenergie der Gase 

 (Dämpfe) statt, welche eine Ausdehnung oder Span- 

 nung derselben zur Folge hat. Der Muskel zeichnet 

 sich aber gerade dadurch aus, dafs er bei seiner 

 Contraction sein Volumen nicht ändert. Dies 

 ist eine schon von dem Physiker Ermann gefundene 

 und in neuerer Zeit von R. Ewald sicher festgestellte 

 Thatsache. Die Muskelenergie kann also unmöglich 

 die Form der Volumsenergie annehmen. Vielmehr 

 erscheint diese Energie als eine Formenergie, 

 durch welche der arbeitende Körper bei gleichbleiben- 

 dem Volumen nur seine Gestalt ändert. Eduard 

 Weber (1846) dachte sich, däfs die in dem Muskel 

 hervorgerufene Kraft eine elastische sei, wodurch 



sich die Faser plötzlich in einen Körper von gerin- 

 gerer Länge verwandle. An dieser Vorstellung hat 

 man auch bis in die neuere Zeit vielfach festgehalten 

 oder hat sich die wirkende Kraft wenigstens unter 

 dem Bilde einer elastischen gedacht, wodurch man 

 mancherlei zu erklären imstande war. Indessen 

 geben uns die bisherigen physikalischen Unter- 

 suchungen über Elasticität der Körper keine sicheren 

 Grundlagen zur Entwickelung einer Elasticitäts- 

 theorie der Contraction. Dagegen gewährt nunmehr 

 die Hypothese, dafs die in dem Muskel wirk- 

 same Formenergie aus der Kraft der Ober- 

 flächenspannung der in ihm enthaltenen ver- 

 schiedenartigen Substanzen stamme, grofse 

 Aussicht auf Erfolg und besitzt, wie sich zeigen 

 wird, einen hohen Grad von Wahrscheinlichkeit. 



Ueberlegen wir nun , durch welche Mechanik die 

 Bedingung erfüllt werden kann , dafs in der Muskel- 

 faser Oberflächenenergie zur Erscheinung kommt. 

 Wir gehen dabei von dem schon oben begründeten 

 Satze aus, dafs lebendes Protoplasma, wenn es durch 

 Reizung in den Zustand der Erregung versetzt wird, 

 infolge der chemischen Veränderung gegen das um- 

 gebende Medium eine stärkere Oberflächenspannung 

 annimmt. Es ist daher sehr wahrscheinlich, dafs 

 die embryonalen protoplasmatischen Zellen, aus denen 

 Muskelfasern hervorgehen, diese Eigenschaft, welche 

 wir den amöboiden Zellen zuschreiben, auch besitzen 

 und behalten. Denken wir uns eine solche Zelle 

 durch Längenwachsthum in die Form einer Faser 

 gebracht, so ist klar, dafs sie sich in der Längsrich- 

 tung zusammenziehen wird , sobald durch Reizung 

 ihre Oberflächenspannung gegen die umgebende Ge- 

 websflüssigkeit wächst, indem sie sich der Kugelgestalt 

 zu nähern sucht, wie ein in einer Flüssigkeit schwe- 

 bender Oeltropfen. Würde sich auf diese Weise durch 

 Aneinanderlagerung vieler solcher Zellen schon ein 

 dem Muskel ähnliches Organ zusammensetzen , so 

 sehen wir doch, dafs in den Muskelfasern noch be- 

 stimmte Elemente, die oben genannten Fibrillen, ent- 

 halten sind, in welche wir den Sitz der Energie zu 

 verlegen haben. Diese Thatsache und die genauere 

 Berechnung führt zu dem Ergebnifs, dafs die Ober- 

 flächenspannung zwischen Oberfläche der Faser und 

 der umgebenden Flüssigkeit nicht ausreichen würde, 

 um die Leistung der Muskeln zu erklären. Es be- 

 darf vielmehr einer bedeutenden Vergröfserung der 

 Oberfläche, um diejenige Energie hervorzubringen, 



