Naturwissenschaftliche Rundschau. 



Wöchentliche Berichte 



über die 





Fortschritte auf dem G-esamrntgehiete der Naturwissenschaften. 



XVI. Jahrg. 



29. August 1901. 



Nr. 35. 



Die Kräfte der Bewegung in der lebenden 

 Substanz. 



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



(Schiurs.) 



Wir haben uns bis jetzt vorgestellt, dafs die contrac- 

 tilen Elemente der Faser lange, cylindrische Fibrillen 

 oder Fibrilleneinheiten seien. Wir müssen aber nun 

 die Möglichkeit berücksichtigen, insbesondere wegen 

 der Structur der quergestreiften Faser, dafs diese 

 Cylinder der Länge nach in eine grofse Zahl von 

 Segmenten zerfallen. Diese Segmente könnten wiederum 

 eine cylindrische Gestalt haben, oder sie könnten die 

 Gestalt von zweiaxigen Ellipsoiden besitzen. In 

 beiden Fällen niüfste der längere Durchmesser in der 

 Richtung der Faseraxe liegen , wenn durch Ober- 

 flächenspannung eine Verkürzung solcher Elemente 

 eintreten soll. Unter Abnahme der Oberfläche 

 könnten sich die cylindrischen Elemente nur so weit 

 verkürzen, bis ihre Dicke gleich der Länge geworden 

 ist, und die Ellipsoide nur so weit, bis sie sich in 

 Kugeln verwandelt haben. Für beide Fälle lassen 

 sich Gleichungen der Kraft und Arbeit aufstellen, die 

 aber der Kontrolle durch Ausrechnung schwer zu- 

 gänglich sind. Hierbei läfst sich aber feststellen, 

 dafs die Kraft der Contraction bei gleichem 

 Werthe von K ein Maximum haben würde, 

 wenn die Länge der Cylinder viermal gröfser 

 ist als ihre Dicke. Auch für die Ellipsoide würde 

 dieses Verhältnis nahezu gelten. Nun besitzen wir 

 bereits aus früheren Untersuchungen Angaben über 

 die Veränderung der Muskelkraft mit zunehmender 

 Dehnung oder Erschlaffung des Muskels. Aus solchen 

 Versuchen ergab sich im isometrischen Tetanus ein 

 Maximum der Kraft bei einer Dehnung um etwa 

 0,15 bis 0,175 der natürlichen Länge. Wenn man 

 nun dieses Resultat vergleicht mit der zunehmenden 

 Wärmebildung im Muskel bei wachsender Dehnung 

 desselben im isometrischen Tetanus und die nahe- 

 liegende Annahme macht, dafs die Oberflächenspannung 

 proportional mit der Wärmeerzeugung, d. h. der In- 

 tensität der chemischen Aenderungen, steigt, dann 

 liegt die Möglichkeit vor, die Oberflächenspannung 

 et durch die gemessene Wärmemenge oder Tempera- 

 turerhöhung aus der Kraftgleichung zu eliminiren. 

 Man erhielte dann eine Gleichung, welche eine Curve 

 darstellt, deren Maximum zugleich angeben würde, 

 bei welcher Dehnung der contractilen Elemente das 



Maximum der Muskelkraft liegen würde. Hieraus 

 würden wir auf die Gestalt der contractilen Elemente 

 schliefsen können. 



Die Hypothese, dafs die contractilen Elemente der 

 Muskelfibrille aus länglichen , ellipsoiden Körperchen 

 bestehen, welche in Längsreihen parallel der Faser- 

 axe angeordnet sind, ist schon früher von Engel- 

 mann, von anderen Voraussetzungen ausgehend, auf- 

 gestellt worden. Engelmann nahm an, dafs diese 

 Körperchen durch Quellung sich verdicken und ver- 

 kürzen, und leitete so die Kraft der Contraction aus 

 der Quellungskraft her. Indessen kann die Quellung 

 allein , welche an sich nur eine Volumszunahme be- 

 wirkt, die Formveränderung nicht erklären. Hierzu 

 bedarf es der Mitwirkung von Kräften anderer Art. 

 Die hier aufgestellte Hypothese nimmt hierzu die 

 Kraft der Oberflächenspannung in Anspruch, welche 

 das Bestreben haben müfste, die länglichen Ellipsoide 

 in Kugeln zu verwandeln. Dieser Vorgang könnte 

 im übrigen noch mit einer gleichzeitigen Quellung 

 der contractilen Körperchen verknüpft sein. 



Die Bedeutung der Querstreifung in den Muskel- 

 fasern höher entwickelter Thierformen liegt offenbar 

 im allgemeinen darin , dafs vermöge dieser Structur- 

 entwickelung die Schnelligkeit der Contractionswelle 

 in ihrem Ablauf und ihrer Fortpflanzung erhöht wird. 

 Die Contraction glatter Fasern geht viel träger vor 

 sich als die der quergestreiften. Im Princip aber 

 wird der Vorgang in beiden Arten von Fasern auf 

 gleichen Kräften beruhen. Alle Theorien, welche die 

 Muskelcontraction auf anziehende Kräfte zwischen 

 den verschiedenen Schichten der quergestreiften Faser 

 zurückführen wollen, haben daher wenig Wahrschein- 

 lichkeit für sich. Viel mehr kann man sich den Nutzen 

 der Querstreifung erklären, wenn man bedenkt, dafs 

 durch die Theilung der Fibrille in eine grofse Zahl von 

 Segmenten die Ernährung derselben in hohem 

 Grade begünstigt werden mufs. Den Zwischen- 

 scheiben zwischen den einzelnen Segmenten haben wir 

 besonders die Aufgabe zuzuertheilen, Nährstoffe zu- 

 und Stoffwechselproducte abzuführen. Die Beschleu- 

 nigung der chemischen Processe ist aber die noth- 

 wendige Voraussetzung für das Zustandekommen einer 

 schnellen Zusammenziehung und Wiedererschlaffung. 

 V. Kehren wir schliefslich nochmals zur theore- 

 tischen Betrachtung derjenigen Vorgänge zurück, bei 

 denen durch chemische Energie Arbeit geleistet wird. 

 Wir haben schon oben auseinandergesetzt, dafs die 



