Mit besonderer Berücksichtigung
der Atmungsprozesse bei den Vertretern
dieser Gattung

Mit besonderer Berücksichtigung der Atmungsprozesse bei den
Vertretern dieser Gattung

Mit besonderer Berücksichtigung
der Atmungsprozesse bei den Vertretern
dieser Gattung

PROEFSCHRIFT TER VERKRIJGING
VAN DEN GRAAD VAN DOCTOR IN
DE WIS- EN NATUURKUNDE AAN DE
RIJKS-UNIVERSITEIT TE UTRECHT, OP
GEZAG VAN DEN RECTOR MAGNIFI-
CUS DrW. E. RINGER, HOOGLEERAAR
IN DE FACULTEIT DER GENEESKUNDE,
VOLGENS BESLUIT VAN DEN SENAAT
DER UNIVERSITEIT TEGEN DE BEDEN-
KINGEN VAN DE FACULTEIT DER WIS-
EN NATUURKUNDE TE VERDEDIGEN
OP MAANDAG 30 NOVEMBER 1936, DES
NAMIDDAGS TE 4 UUR, DOOR

§ 4. Die Grundzüge des Stoffwechsels der isolierten Stämmenbsp;48
§ 5. Verwendbarkeit verschiedener einfacher Verbindungen

Systematische Übersicht der Gattung Spirillum Ehbg. . . 59
§ 1. Die Merkmale der Gattung Spirillum Ehbg .... 59
§ 2. Die in der Gattung Spirillum zu unterscheidenden

Die Atmungsprozesse bei den Vertretern der Gattung
Spirillum Ehbg .................. 69

§ 3. Verwendbarkeit verschiedener organischer Verbindun-
gen als Atmungssubstrat für die isolierten Spirillum-

§ 6. Der bei der Veratmung einiger Kohlenstoffverbindun-
gen beobachtete Gaswechsel ........... 79

Atmungsversuche unter gleichzeitiger Berücksichtigung der
Assimilationsvorgänge. ............... 82

§ L Einführende Bemerkungen zu den angestellten Ver-
suchen ................. ..... 82

§ 2. Allgemeine Bemerkungen zur Ausführung der Ver-
suche und zur Verwertung der Ergebnisse ..... 86

§ 5. Die oxydative Verarbeitung organischer Verbindun-
gen durch Spirillum tenue (Müller) Ehrenberg .... 107

§ 7. Einige weitere Beobachtungen über den Assimilations-
vorgang. ....................

Die Untrennbarkeit von Atmungs- und Assimilationsvor-
gänge .............•••••••••

Evenmin als een mensch reeds tijdens zijn jeugd de goede en voor
zijn later leven zoo belangrijke zorgen, welke hem in de ouderlijke om-
geving ten deel vielen, op de juiste waarde zal kunnen schatten, is het
voor een promovendus mogelijk, bij het beeindigen van zijn studie,
al hetgeen de Universiteit hem schonk in zijn volle beteekenis te overzien.
Wanneer ik hier gaarne de gelegenheid aangrijp om mijn dank te betuigen
aan allen, welke tot mijn wetenschappelijke vorming hebben bijgedragen,
doe ik dit dan ook in de overtuiging, dat deze gevoelens van dankbaarheid
zich in de komende jaren nog aanmerkelijk zullen verdiepen.

In het bijzonder denk ik daarbij aan U, Hooggeleerde Kluyver. De
twee jaren, gedurende welke ik onder Uw geestdriftige en zoo stimu-
leerende leiding dit proefschrift heb mogen bewerken, zijn de gelukkigste
van mijn studietijd geweest. Hoezeer ik U daarbij ook dankbaar ben voor
de groote steun en belangstelling mij gedurende dien tijd betoond, zoo is
voor mijn later leven het feit, dat ik dank zij U een indruk heb kunnen
krijgen van de ongekende mogelijkheden en vreugden, welke voor de
microbioloog zijn weggelegd, toch van nog grootere beteekenis. Ik acht
het een groot voorrecht daarbij juist van U voorlichting te hebben mogen
ontvangen.

Dat ik met het vorderen der jaren steeds grooter vreugde in de door mij
gekozen studie ben gaan scheppen, dank ik wel in de eerste plaats aan de
voortreffelijke opleiding, welke de Utrechtsche Universiteit den student
in de biologie biedt. U, Hoogleeraren en Lectoren in de faculteit der
Wis- en Natuurkunde, welke tot mijn opleiding hebben bijgedragen, ben
ik dan ook ten zeerste daarvoor verplicht.

In het bijzonder zal wijlen mijn leermeester Went als een schoon
voorbeeld van nauwgezette plichtsbetrachting in mijn herinnering blijven
voortleven.

Hooggeleerde Koningsberger, Hooggeachte Promotor, ofschoon de be-
werking van dit proefschrift buiten U om is geschied, hebt Gij U bereid
verklaard als mijn promotor op te treden. Het is mij een behoefte U
daarvoor grooten dank te brengen. Door Uw krachtdadige medewerking
mocht het mij gelukken met deze studie tijdig gereed te komen, waarvoor
ik U in hooge mate e:rkentelijk ben.

Zeergeleerde Kingma Boltjes, ik prijs mij zeer gelukkig, dat U zoo
vriendelijk zijt geweest een deel van de plaatsruimte in Uw laboratorium-
aan mij af te staan. Daardoor was ik toch indirect in de gelegenheid in
ruime mate van Uw ervaring op microbiologisch gebied te profiteeren.
Met groote dankbaarheid denk ik terug aan de vele malen, dat U mij met
raad en daad hebt willen bijstaan.

Ook U, Zeergeleerde Roelofsen en Hoogerheide, en U, Waarde
Perquin, dank ik voor de mij betoonde hulp.

It is with much pleasure that I look back on the time spent with you,
Dr. H. Albert Barker. I am gready indebted for the help and advice
received on various occasions. I shall always remember with gratefulness
and respect our intercourse during your stay in Delft.

Ook U, Zeergeleerde Mejuffrouw Erxleben, ben ik ten zeerste erken-
telijk voor de mij betoonde hulp.

Van groote en blijvende waarde is voor mij de vriendschap, die ik
tijdens mijn studietijd van velen heb mogen ontvangen. Zonder anderen
te kort te doen, wil ik hier in het bijzonder U, beste Mayer en Thomas,
daarvoor hartelijk danken. Voor Uw hulp gedurende de laatste afgeloopen
maanden ben ik U ten zeerste erkentelijk.

Tenslotte mag niet onvermeld blijven de groote medewerking, welke
ik bij de tot standkoming van mijn dissertatie van het geheele personeel
van het Laboratorium voor Microbiologie te Delft heb ondervonden. Ik
dank hen allen daarvoor zeer. Ook aan U, Geachte A. de Bouter, voel
ik mij zeer verplicht voor de keurige verzorging van de in dit proefschrift
opgenomen grafieken.

„Trotz vielfach angestellter Bemühungen hat sich
bisher unter den Spaltpilzen die Gattung Spirillum am
wenigsten zugänglich für ein genaueres Studium, vor
allem in biologischer Hinsicht gezeigt.quot;

In der an Verschiedenheit der Formen so äusserst reichen Welt der
Mikroorganismen verdienen die durch Schönheit der Gestalt und
Zierlichkeit ausgezeichneten Vertreter der Bakteriengattung Spirillum
sicher einen Ehrenplatz, Es ist deshalb nicht erstaunhch, dass diese nicht
selten vorkommenden Organismen bereits von Anthonie van Leeuwen-
hoek und seinen unmittelbaren geistigen Nachfolgern, wie Müller und
Ehrenberg, vermeldet und abgebildet worden sind. Wenn demnach die
Zahl der Mikrobiologen, die sich zu einem eingehenderen Studium der
Spirillen hingezogen fühlten, erwartungsgemäss nicht klein gewesen ist,
so stehen unsere heutigen geringen Kenntnisse dieser Bakteriengruppe
in schroffem Gegensatz hierzu, sodass man nach Orientierung in der
Literatur unwillkürhch an die oben angeführten Zeilen denken muss,
die von Esmarch vor nun schon beinahe einem halben Jahrhundert
niedergeschrieben hat.

Aus dem Grunde habe ich mir zum Ziel gesetzt, die auf diesem Gebiete
bestehenden Lücken einigermassen auszufüllen. Es hat sich jedoch bald
gezeigt, dass diese Aufgabe so umfangreich war, dass nur ein beschei-
dener Fortschritt erzielt werden konnte.

Der mehr oder weniger chaotische Zustand unserer Kenntnis der
Spirillum-Atteln hat nämlich zur Folge gehabt, dass die Ausarbeitung
geeigneter Isoherungsmethoden und die hieran anschliessende systema-
tische Untersuchung der erhaltenen Reinkulturen so viel Arbeit und
Zeit beanspruchte, dass mit der Erforschung der physiologischen Charak-
teristik dieser Organismengruppe nur ein erster Anfang gemacht werden
konnte. Das in der bakteriologischen Literatur seit Jahrzehnten sich
fortschleppende Geheimnis der „Spirillenliniequot; suggerierte, dass die
Eigenart dieser Bakteriengruppe sich in erster Instanz in den speziellen
Bedürfnissen ihres Atmungsvorganges äussern würde. Daher wurde

diesem Prozesse ein eingehenderes Studium gewidmet. Hierbei stiess ich
jedoch auf einige Phänomene, welche, wie sich später zeigte, keineswegs
nur für die Spirillen charakteristisch sind. Gerade die Allgemeinheit der
betreffenden Probleme verführte dazu, etwas tiefer auf diese Erschei-
nungen einzugehen und die hierbei erhaltenen Ergebnisse rechtfertigen
dieses Vorgehen vielleicht.

Allerdings ist hierdurch die Aufklärung der Spirillen-Charakteristik
bis auf Weiteres verschoben worden.

Bevor ich zur Besprechung der Literatur übergehe, ist es notwendig
die Umgrenzung der Gattung Spirillum einer näheren Betrachtung zu
unterziehen. Im allgemeinen ist es in der bakteriologischen Literatur
üblich, alle Bakterien, deren Zellen durch eine Spiralform gekennzeichnet
sind, als „Spirillenquot; zu benennen. Doch es würde falsch sein, alle Bakte-
rienarten, bei denen man gelegentlich einmal die „Spirillenquot;-Form
beobachtet, in eine einzelne systematische Gruppe zusammenzufassen.

An erster Stelle scheint es geboten, die auf oben angegebene Weise
umgrenzte Gruppe in zwei morphologisch verschiedene Abteilungen
zu trennen. In der üblichen Systematik kommt dies hierin zum Ausdruck,
dass man die Familie der Spirillaceae in die Gattungen Vibrio Müller und
Spirillum Ehbg. zerlegt.

Wenn man nun im Zusammenhang hiermit Bergey's Manual of
Determinative Bacteriology (4th Ed., 1934) zu Rate zieht, findet man
als charakteristische Unterscheidungsmerkmale zwischen den Gattungen
Vibrio und Spirillum, dass die Vertreter der ersten Gruppe in der Form
kurzer, gekrümmter, einzelner oder zu einer Spirale vereinigter Zellen
vorkommen, die Gattung Spirillum dagegen Zellen aufweist, die aus
verschiedenen Windungen oder Teilen einer Windung bestehen.

Die Tatsache, dass in der Diagnose der Gattung Vibrio auch die für
die Gattung Spirillum charakteristische Spiralform angeführt worden
ist, gibt natürlich Anlass zu Schwierigkeiten. Dies hat dazu geführt,
dass eine typische Vibrio-Axt, wie der Erreger der Cholera, gelegentlich
unter dem Gattungsnamen Spirillum vermeldet worden ist. Andererseits
sind auch mehrmals unverkennbare Spirillum-Artea als Vibrionen be-
schrieben worden.

Aus den Untersuchungen von van Riemsdijk (1929) geht nun aber
mit genügender Deutlichkeit hervor, dass zwar das Vorkommen von
spiralförmigen Zellen bei einer typischen Vibrione, wie Vibrio cholerae,
durchaus nicht selten ist, dass man es jedoch in diesen Fällen mit Zellen
zu tun hat, die sich unter ungünstigen Bedingungen befinden. Normaler-
weise besitzen die betreffenden Zellen stets die Kommaform. Zu einem

Man muss daher den Unterschied zwischen der Gattung Spirillum
und der Gattung Vibrio darin suchen, dass die Zellen bei der Gattung
Spirillum, wenn man sie unter möglichst natürlichen Bedingungen
betrachtet, überwiegend spiralförmige Gestalt besitzen, während sie
dagegen bei der Gattung Vibrio durch die Kommaform gekennzeichnet
sind und eine Spiralform nur sporadisch unter ungünstigen Verhältnissen
auftritt.

Während nun die Bakterien, die durch eine vorherrschend spiralige
Zellform gekennzeichnet sind, in morphologischer Hinsicht ein hinreichend
begrenztes und homogenes Ganzes bilden, zerfallen sie dagegen auf
Grund ihrer physiologischen Eigenschaften noch in einzelne scharf ge-
trennte Gruppen. Immer mehr neigt man dazu, diese Gruppen als
gesonderte Gattungen aufzufassen.

So hat man neben der Gattung Spirillum Ehbg, die sich durch eine
heterotrophe, obligat aerobe Lebensweise auszeichnet, die Gattung
Rhodospirillum bezw. die Gattung Thiospirillum eingeführt, die auf Grund
ihres Stoffwechsels zu der Gruppe der Athiorhodaceae bezw. der Thiorho-
daceae zu rechnen sind. Unter Athiorhodaceae oder Purpurbakterien
verstehe ich mit van Niel und Muller (1931) diejenigen Rhodobacteriales,
die fakultativ anaerob, obligat heterotroph und unter anaeroben Bedin-
gungen obligat photosynthetisch tätig sind, während zu den Thiorhodaceae
oder Purpurschwefelbakterien diejenigen Rhodobacteriales gehören, die
obligat anaerob sind und sich durch eine photosynthetische autotrophe
Lebensweise auszeichnen. Die von Vislouch eingeführte Gattung
Thiospira, derer Vertreter anorganische Schwefelverbindungen oxydieren
(Leukothiobakterien), umfasst ebenfalls spirillenartige Formen und mit
Rücksicht hierauf ist denn auch kürzhch für diese Gattung der Name
Sulfospirillum vorgeschlagen worden (Kluyver und van Niel 1936).

In dieser Arbeit werde ich mich auf die nach obigen Gesichtspunkten
umgrenzte Gattung Spirillum Ehbg beschränken. Ich hoffe später noch
zurückzukommen auf gelegentiich von mir gemachte Beobachtungen
bezüglich Rhodospirillum rubrum und anderer spirillenförmigen Ver-
treter der Rhodobacteriales.

„.... ende ongelooflijk veel seer kleijne diertgens, die
ik heden morgens niet en conde bekennen, wat figuer dat
die hadden, sag ik nn seer claer dat aeltgens of wormtgens
waren, Leggende overhoop door malcanderen en beweeg-
den, als of wij met ons bloote oog aenschouden een gansche
tobbe, met seer kleijne aeltgens ¹), en scheen het gansche
water door de menigvuldige diertgens als te leven.
Dit was voor mijn onder alle de wonderheden, die ik
inde natuer heb ontdekt, het alderverwonderentste *), en
ik moet seggen, datter voor mij, tot nog toe geen grooter
vermaek in mijn oog is geweest, als deze gesigten, van
soo veel duijsenden, van levende schepsels, in een kleijn
droppeltge water te sien, door malcanderen bewegen,
ijder bijsonder schepsels, sijn bijsonder bewegingh heb-
bende . ...quot;

Es ist durchaus begreiflich, dass die Entdeckung äusserst kleiner
Organismen in wässerigen Infusionen verschiedener Stoffe, welche sich
wie kleine „Alchenquot; sehr schnell hin und her bewegen und womit un-
zweifelhaft Spirillen gemeint sind, einen überwältigenden Eindruck auf
Anthonie van Leeuwenhoek gemacht hat. Doch ist seinen diesbezügli-
chen Beobachtungen, die in seinen Briefen an die Royal Society ver-
schiedentlich vermeldet sind, verhältnismässig wenig Aufmerksamkeit
geschenkt worden.

Obgleich es also feststeht, dass schon van Leeuwenhoek Spirillen
beobachtet hat, ist es noch unsicher, ob er diese Organismen auch abge-
bildet hat.

Man findet in fast allen Handbüchern, in denen der historischen
Entwicklung der Mikrobiologie ein Kapitel gewidmet wird, Reproduk-
tionen der ersten Zeichnungen, die van Leeuwenhoek von Bakterien
anfertigte. Eine dieser Abbildungen, Bakterien aus der Mundhöhle des
Menschen, stellt einen spiralförmigen Organismus dar und wird denn

auch meistens als die erste Abbildung eines Spirillums angesehen. Im
Gegensatz hierzu hat Clifford Dobell (1932) in seinem bewunderns-
werten, van Leeuwenhoek gewidmeten Buche eine andere Meinung.
Nach ihm hätte van Leeuwenhoek Spirochaete buccalis abgebildet. Wie
aus einer brieflichen Mitteilung an Prof. Kluyver hervorgeht, gründet
Dobell diese Ansicht namentlich auf die Tatsache, dass er in all den
Jahren, während derer er sich mit der Untersuchung der in der Mund-
höhle lebenden Bakterien beschäftigte, darunter niemals ein Spirillum
angetroffen hat. Hierzu möchte ich jedoch bemerken, dass wenn auch
Spirillen nicht zu der üblichen Bakterienflora der Mundhöhle gerechnet
werden dürfen, es nicht ausgeschlossen scheint, dass van Leeuwen-
hoek doch Spirillen aus der Mundhöhle gesehen hat. Er vermeldet
nämlich ausdrücklich, dass er diesen Organismus nur einmal gesehen hat
und zwar beim Untersuchen des Zahnschleims eines Mannes, von dem
er auf so charakteristische Weise sagt, dass ihm jeder Begriff der Hygiene
vollkommen fremd war. Falls van Leeuwenhoek hier mit Spirochaete
buccalis zu tun gehabt hätte, würde es verwunderlich sein, dass er diesen
Organismus dann nicht mehrere Male beobachtet hätte, da dieser ständig
in der Mundhöhle angetroffen wird. Auch die Abmessungen sprechen
meines Erachtens gegen die Identität mit Spirochaete buccalis, da die
Zeichnung im HinbHck auf andere abgebildete Bakterien eine zu dicke
Zelle wiedergibt. Selbst habe ich wiederholt menschlichen Speichel und
Zahnschleim untersucht. Obschon fast stets die Abwesenheit von Spirillen
konstatiert wurde, habe ich diese in einem Fall ohne Zweifel beobachtet,
wobei eine Verwechslung mit Spirochaete buccalis oder mit Selenemonas
sputigenum ausgeschlossen war.

Van Leeuwenhoeks Beobachtungen führten dazu, dass zahlreiche
Forscher sich mit der Untersuchung der in Infusionen vorkommenden
Organismen beschäftigten. In dieser Hinsicht will ich u.a. erwähnen
Müller, der verschiedene Spirillum-ktttn unter dem Gattungsnamen
Vibrio in seinem 1786 erschienenen Werke „Animalcula Infusoria fluvia-
tilia et marina etc.quot; beschrieb. Im Jahre 1838 führte Ehrenberg in
seinem berühmten Buche „Die Infusionsthierchen als vollkommne
Organismenquot; für die bereits bekannten und für noch einige andere von
ihm beschriebenen Arten den Gattungsnamen Spirillum ein.

Der Umstand, dass zu dieser Gattung Formen gehören, die zu den
grössten unter den Bakterien gezählt werden müssen, hat die mikrosko-
pische Untersuchung dieser Organismen selbstverständlich in hohem
Masse gefördert. Noch bevor Loefflers Methoden für Geisseifärbung

bekannt waren, hatte Cohn (1872) bereits bei Spirillum volutans einen
Bewegungsapparat beobachtet, den er als eine lange polare Geissei
abbildet. Auch die Bakteriologen, die mit Hilfe verschiedener Farbstoffe
einen Einblick in die innere Struktur der Bakterienzelle zu erzielen
hofften, wählten gern Spirillen als Versuchsobjekt. Als Folge hiervon
kann man die Entdeckung eines Reservestoffs bei Spirillum volutans
durch Arthur Meyer betrachten. Diese Substanz, der er den Namen
Volutin gab (vergl. hierfür die zusammenfassende Darstellung bei
Meyer, 1912), gehört nach neueren Untersuchungen vermutlich zu der
Gruppe der Nukleine und hat u.a. die Eigenschaft, nach Färbung mit
Methylenblau diesen Farbstoff bei Behandlung mit einprozentiger
Schwefelsäurelösung nur sehr langsam wieder abzugeben.

Während man bisher seine Zuflucht zu Material aus Rohkulturen
nehmen musste, war es zu erwarten, dass man, seitdem man dank Listers
Verdünnungs- und Kochs Plattenmethode mit dem Prinzip der Rein-
kulturen vertraut geworden war, danach strebte, zu Reinkulturen von
Spirillen zu gelangen.

von Esmarch (1887) muss die Ehre zuerkannt werden, als erster, wenn
auch auf mehr oder weniger zufällige Weise, eine Reinkultur eines
Spirillums erhalten zu haben. Er isolierte diesen Organismus, indem er
ein wenig der rot gefärbten Reste einer an Septicaemia gestorbenen Maus,
die er mit Leitungswasser bedeckt in einem Glasbecher längere Zeit
hatte stehen lassen, in Röhren mit geschmolzener Bouillongelatine suspen-
dierte. Neben Kolonien anderer Bakterien wurden nach einiger Zeit
Kolonien bemerkbar, die durch die Anwesenheit eines roten Farbstoffes
auffielen und sich bei mikroskopischer Untersuchung als kurze Spirillen
erwiesen, von Esmarch gab diesem Organismus den Namen Spirillum
rubrum. Merkwürdigerweise war die Pigmentbildung bei Züchtung unter
anaeroben Bedingungen sehr intensiv, wurde jedoch unter aeroben
Umständen stark zurückgedrängt. Es muss hierzu bemerkt werden, dass
Spirillum rubrum auf Grund seiner physiologischen Eigenschaften jetzt
zu der Gruppe der Athiorhodaceae gerechnet und der Gattung Rhodo-
spirillum zugeteilt wird.

Kurz hierauf gelang es Beijerinck eine Spirillum-Art in engerem Sinne
?u isolieren. Im Jahre 1893 erschien sein bekannter Artikel über die „At-
mungsfiguren der beweglichen Bakterienquot;, in dem er beiläufig vermeldet,
im Besitz einer Reinkultur von Spirillum tenue zu sein, welcher Organismus
in jungem Zustand zur Erzielung von Atmungsfiguren sehr geeignet ist.
Unter Atmungsfiguren versteht Beijerinck das Ergebnis der Verteilung
2

von Mikroorganismen, die sich unter dem Einfluss der Sauerstoff-
spannung und der übrigen Nährstoffe auf ein gewisses Niveau einstellen.
Diese Erscheinung kann dabei auf zweierlei Weise beobachtet werden,
nämlich in mikroskopischen Präparaten und in Flüssigkeitskulturen,
wobei man im letzteren Fall meistens von Bakterienniveaus spricht.

Beijerinck unterscheidet nun hierbei, je nach der stärkeren oder
schwächeren Empfindlichkeit dem Sauerstoff gegenüber, drei Haupt-
typen, denen er die Namen aerober, Spirillen- und anaerober Typ gibt.
Hiermit charakterisiert er die Eigenschaft der fraglichen Organismen,
sich an Stellen mit der höchsten, bezw. mittelmässigen oder geringsten
Sauerstoffspannung anzuhäufen.

Wenn man eine Suspension von Spirillum tenue unter ein Deckglas
bringt, häufen sich die Spirillen in jenem Abstand vom Rande des Deck-
glases oder einer in dem Präparat befindlichen Luftblase an, wo die
Sauerstoffspannung einen für sie passenden Wert hat. Sie sind also auf
eine geringere Sauerstoffspannung abgestimmt als der aerobe Typ und
zeigen noch aktive Bewegung in Gegenwart so geringer Spuren Sauer-
stoff, bei denen die Formen des aeroben Typs bewegungslos geworden
sind.

Zwei Jahre später erscheint die bekannte Untersuchung von Kutscher
(1895a) über die Vibrio- und Spirillenflora in flüssigem Mist, eine
Veröffentlichung, der noch immer in der Hauptsache die Angaben
entnommen werden, die über die Gattung Spirillum in den bakteriologi-
schen Handbüchern zu finden sind. Kutscher ging aus von flüssigem
Mist, dem er jeweils Pepton zufügte; dabei traten nacheinander ver-
schiedene Spirillum-Arten in den Vordergrund.

Nachdem nun auf diese Weise eine gute Anhäufung erzielt worden war,
bereitete er in Röhren mit geschmolzenem Bouillonagar verschiedene
Verdünnungen der Anhäufungsflüssigkeit, die sodann in Petrischalen
ausgegossen wurden. Nach einigen Tagen wurden nun die Platten auf
die Anwesenheit von Spirülenkolonien untersucht, wobei das Auffinden
der wenigen, gewöhnlich nicht sehr charakteristisch wachsenden Kolonien
keine einfache Aufgabe war. Dies umso mehr da die Zahl der sich ent-
wickelenden Kolonien in keinem Verhältnis zur Zahl der suspendierten
Zellen stand. Auf diese Weise gelang es ihm jedoch vier Spirillenarten,
unter denen angeblich fast alle bekannten, in Reinkultur zu bringen.
Die weitere Züchtung brachte jedoch noch Schwierigkeiten mit sich, da
die übHchen flüssigen Medien, wie Peptonwasser oder Bouillon, sogar
sterihsierter, flüssiger Mist, keine geeigneten Nährmedien für diese

Mikroorganismen bildeten. Schliesslich ergab eine dem Fleischextrakt
hinzugefügte kleine Menge wässerigen Agarextrakts das erwünschte
Resultat. Abgesehen davon, dass in dieser Untersuchung das Vorkommen
verästelter Zellen festgestellt und die Frage, ob Spirillen zur Sporen-
bildung imstande sind, negativ beantwortet wurde, eröffnet sie keine
neuen Gesichtspunkte. Ohne in irgend einer Hinsicht die grossen Ver-
dienste Kutschers in Abrede stellen zu wollen, ist es m. E. zu bedauern,
dass er sich mit nur wenigen oberflächlichen Angaben bezüglich der
Wachstumsweise und Kolonienform der von ihm isolierten Arten be-
gnügt hat. Hierdurch ist eine Identifizierung mit später erhaltenen
Stämmen fast unmöglich geworden.

Im selben Jahre veröffentlichte Kutscher (1895b) noch einen kurzen
Artikel, da er von Zettnow auf das Vorkommen einer grösseren Varietät
neben einer kleineren der Art Spirillum mdula aufmerksam gemacht
worden war. Es gelang ihm auf die bereits beschriebene Weise, neben
der schon von ihm isoherten Spirillum undula var. minus jetzt auch die
Varietät majus in Reinkultur zu erhalten.

Ungefähr zu gleicher Zeit veröffentlichte Beijerinck (1895) seine
Untersuchung über die Ursache der in der Natur so allgemein auftreten-
den, vollkommenen Reduktion von Sulfaten zu Schwefelwasserstoff. Aus
diesem Studium ging hervor, dass ein obligat anaerober Organismus für
diesen Prozess verantwortlich ist. Dieser Organismus erhielt den Namen
Spirillum desulfuricans. Weil man hier, gemäss den späteren Untersu-
chungen, mit einer Vibrio-Ait zu tun hat, werde ich nicht weiter auf
dieses Bakterium eingehen. Wichtiger im Rahmen dieser Übersicht ist
jedoch das Auftreten von Spirillum tenue in den Rohkulturen von Vibrio
desulfuricans. Zur Erzielung einer Anhäufung von Vibrio desulfuricans
benutzte Beijerinck Stöpselflaschen, die er ganz mit einem flüssigen
Medium, das neben Sulfat, Salzen und einer geeigneten Stickstoffquelle,
Malat oder Laktat enthielt, füllte und weiterhin mit ein wenig Schlamm
impfte. Bei ähnlichen Versuchen unter semi-aeroben Bedingungen trat
Spirillum tenue stark hervor, und es gelang Beijerinck sogar 3 Varietäten
dieser Art zu isolieren. Er fand, dass Spirillum tenue auf gewöhnUchen
Nährböden zwar langsam jedoch ohne besondere Schwierigkeit wuchs.
Notwendig ist eine sehr schwach alkalische Reaktion und die Anwesenheit
von neutralen Salzen organischer Säuren, während Pepton einen günstigen
Einfluss hat. Die Ergebnisse Beijerincks sind besonders darum merkwürdig
weil Kutscher erwähnt, dass er mit der Züchtung eines von ihm ebenfalls
für Spirillum tenue gehaltenen Organismus die grössten Schwierigkeiten hatte.

Die Anwesenheit von Spirillum tenue war sehr förderlich für das
Wachstum der Vibrio desulfuricans, da das aerobe Spirillum die obligat
anaerobe Vibrio gegen den Sauerstoff schützt. Von diesem Umstand
wusste Beijerinck zur Erzielung einer Reinkultur der Vibrio Gebrauch
zu machen, indem er in Röhren mit geschmolzenem Agar neben der
Rohkultur der Vibrio auch eine Reinkultur von Spirillum tenue impfte.
Nachdem durch Schütteln eine homogene Verteilung der Zellen erzielt
und der Agar durch Abkühlen fest geworden war, sorgten weiterhin die
sich zu Kolonien entwickelnden Spirillen für eine dauerend so niedrige
Sauerstoffspannung in dem unteren Teile der Agarsäule, dass dort die
Bedingungen für eine Entwicklung der Vibrio desulfuricans erfüllt wurden.
Hierbei zeigte sich nun die merkwürdige Erscheinung, dass bei einer
übrigens gleichmässigen Verteilung der Spirillen in dem Agar doch
nur in einem gewissen Abstand von der Oberfläche sich Kolonien ent-
wickelten und allein dort eine bedeutende Grösse erreichten. Scheinbar
entstehen die Kolonien in dem Agar an einer Stelle, mit bestimmter und
zwar sehr geringer Sauerstoffspannung, woraus die Folgerung gezogen
werden muss, dass sowohl die Beweglichkeit als auch das Wachstum bei
Spirillen eine optimale Intensität erreichen bei einer tieferen Sauerstoff-
spannung als die in der Luft vorherrschende. Inzwischen hat Beijerinck
(1898) einige Jahre später in einer Veröffentlichung über die Beziehung
obligat anaerober Bakterien zum freien Sauerstoff eine andere Erklärung
für die soeben beschriebene Erscheinung gegeben. Es zeigte sich
nämhch, dass Spirillum tenue bezüglich seiner Wachstumsbedingungen
zu den aerophilen Organismen gezählt werden muss und im Anfang
ausschliesslich an der Oberfläche wächst. Durch das starke Wachstum
sollen sich an der Oberfläche die Nährstoffe schnell erschöpfen, sodass
als Folge der langsamen Diffusion der Nährstoffe aus den tieferen Agar-
schichten eine bestimmte Stelle unterhalb der Oberfläche unter der
gemeinschaftlichen Wirkung von Nahrung und Sauerstoff die günstigsten
Bedingungen für das Wachstum bietet. Man hat hier, wie Beijerinck es
ausdruckt, mit dem bemerkenswerten Fall zu tun, dass ein Organismus
bezüglich seines Wachstums aerophil, jedoch hinsichtlich seiner Beweg-
lichkeit mikro-aerophil ist. Offenbar meint Beijerinck mit der zweiten
Hälfte dieser Aussage, dass infolge der Beweglichkeit von Spirillum tenue
ans Licht tritt, dass dieser Organismus, was seinen Stoffwechsel anbelangt,
niedrigere Sauerstoffspannungen bevorzugt.

In einer kurz hierauf erschienenen Arbeit berichtet Bonhoff (1896)
über die erfolgreiche, jedoch mühsame Isoherung von Spirillum tenue

aus Flusswasser nach einer offenbar inzidentellen vorhergehenden
Anhäufung in Peptonwasser. Daneben erhielt er auch eine Reinkultur
von Vibrio rugula Cohn, die später von Migula mit Recht ebenfalls
zur Gattung Spirillum gezählt worden ist. Dagegen versuchte Bonhoff
vergebens auf die übUche Weise Spirillum mdula aus Heu- oder
Gersteninfusen zu isolieren. Wohl wurden einmal unter sehr speziellen
Bedingungen einige Kolonien erhalten, die Weiterzüchtung gelang jedoch
nicht.

Im Laufe der folgenden Jahre erschienen eine Anzahl Abhandlungen,
in denen unter Benutzung der KuTSCHERSchen Reinkulturen über die
Bearbeitung von Fragen mehr zytologischer Art berichtet wird. Besonders
Zettnow (1896, 1897) widmete der inneren Struktur der grossen Spirillen
verschiedene Untersuchungen. Dabei war es ihm aufgefallen, dass
Spirillum undula in dem von Kutscher empfohlenen Fleischwasseragar
wohl gut wuchs, jedoch nur in geringem Masse die Gekörntheit und
Beweglichkeit zeigte, die es in der Rohkultur besitzt. Die Einfachheit, mit
der in derartigen Rohkulturen Nitrate und Ammoniumverbindungen
nachzuweisen waren, veranlasste ihn, Kutschers Medium Ammonium-
sulfat und Nitrat zuzufügen. Der auf diese Weise bereitete „Spirillenagarquot;
soll nach ihm ein vorzüglich geeignetes Medium für alle von Kutscher
isolierten Stämme sein.

Von der Hand Swellengrebels (1907, 1909) erschienen später zwei
Veröffenthchungen über die vergleichende Zytologie der Spirülen und
Spirochaeten.

Man könnte geneigt sein aus dem Erfolge der KuTSCHERschen Versuche
zu schliessen, dass die Frage der Kultur von Spirillenarten von ihm
endgültig gelöst sei. Dass dies nicht zutrifft, ging jedoch bald hierauf aus
der Arbeit von Vogt (1899) hervor, welcher über das Misslingen seiner
Versuche, mit Kutschers Methode Spirillum volutans zu isolieren, be-
richtete. Es gelang ihm nicht, eine Spirillenkolonie zu erhalten, obgleich
er sowohl Kutschers Anweisungen gewissenhaft befolgte, als auch
mehrere Abänderungen der Methodik prüfte. Da er während seiner
Versuche unter dem Rückgang seines Ausgangsmaterials zu leiden hatte,
bemühte er sich zunächst, ein flüssiges Medium zu finden, in dem die
Rohkulturen nach Belieben in guter Beschaffenheit gehalten werden
konnten. Nach vielen vergeblichen Versuchen lieferte ein Medium aus
Erbsenextrakt, dem 1% Pepton, 1% NaCl und 1—2% Ammonium-
carbonat zugefügt wurde, das gewünschte Resultat, was der starken
Salzkonzentration wegen eigentlich ziemUch überraschend ist.

Es mangelte ihm jedoch die Gelegenheit, diesen Befund weiterhin zur
Isolierung von Spirillum volutans auszunutzen.

In einer von van Iterson (1902) veröffentlichten Untersuchung über
den von ihm zum ersten Mal nachgewiesenen Zelluloseabbau durch
aerobe Mikroorganismen, werden auch beiläufig einige Beobachtungen
bezüglich des Auftretens von Spirillen in seinen Kulturen vermeldet.
Zuerst wurde von ihm der Zelluloseabbau gepaart mit Denitrifikation in
Stöpselflaschen untersucht, die mit einem Medium gefüllt waren, das
neben etwas Phosphat, 2% Filtrierpapier und 0,25% KNO3 enthielt. Bei
Impfung mit etwas Schlamm trat nun eine sehr starke Denitrifikation ein.
Diese ging gepaart mit einem Angreifen der Zellulosefasern, die von einer
schleimartigen Bakterienmasse umhüllt wurden, unter der sich auch
Vibrionen und Spirillen befanden. Strich er aus einer derartigen Kultur
auf Peptonagar- oder auf Leitungswasseragarplatten ab, die neben
Phosphat, Na-Laktat und KNO3 enthielten, dann erhielt er neben Kolonien
von Bacterium Stutzeri und einer unbeweglichen denitrifizierenden
Bakterienart in einigen Fällen auch Kolonien eines kleinen, schwach
denitrifizierenden Spirillums.

Auch unter aeroben Bedingungen ging der Zelluloseabbau gepaart mit
einer Anhäufung von Spirillen, welche jedoch die Zellulose selbst nicht
angriffen. Mehrere Arten traten u.a. auf in Erlenmeyern, welche eine
dünne Schicht Leitungswasser mit 2% Fihrierpapier, 2% Kreide, etwas
Phosphat nebst 0,1% NH4CI bezw. KNO3 oder Pepton enthielten und
mit einigen ccm Grabenwasser geimpft wurden. Ging van Iterson
anstelle von Schlamm von Gartenerde aus, so kam er zu einem ähnlichen
Resultat, obgleich die Zahl der verschiedenen Arten viel beschränkter war.
In der Regel herrschte nun ein kurzes, dickes Spirillum mit stark gekörnten
Zellen vor, das er in Reinkultur brachte. Wie sich unten noch heraus-
stellen wird, ist es jedoch fraglich, ob dieser Organismus tatsächlich zu
den Spirülen gerechnet werden darf. Eine sehr gute Spirillenanhäufung
konnte van Iterson ebenfalls erzielen, indem er etwas Grabenschlamm in
Leitungswasser mit 2% Ca-Laktat, 0,05% K2HPO4 und 0,05% Pepton
impfte. Angaben über die Reinkultur dieser Organismen fehlen jedoch.

Ellis (1903) hat bei einer Untersuchung über die Gruppe der Coccaceae
und Spirillaceae, bei der er über Kutschers Stamm von Spirillum volutans
verfügte, einige Beobachtungen gemacht über die Entwicklung des letzt-
genannten Organismus in verschiedenen Nährmedien. Von den geprüften
Nährflüssigkeiten erwies gewöhnliche Nährbouülon sich am geeignetsten.
Auf eine weitere Beschreibung seiner Untersuchungen über die Struktur

der Zelle, über die Ontogenesis der Geissein und über die bei der Zell-
teilung auftretenden Erscheinungen werde ich hier verzichten.

Etwas tiefer soll jedoch auf eine Veröffentlichung von Vahle (1910)
eingegangen werden, der verschiedene Bakteriengruppen, unter denen
auch Spirillen, einer vergleichenden Untersuchung unterzog. Abgesehen
von dem Studium über die Pigmentbildung bei Spirillum rubrum, hat
diese Veröffentlichung insofern Wert, als Vahle versucht hat, den
Einfluss verschiedener Sauerstoffspannungen auf das Wachstum von
Spirillum rubrum und Spirillum volutans zu ergründen. Dazu machte er
mit der Platinnadel auf Agar einen Impfstrich und kultivierte unter ver-
schiedenen Sauerstoffspannungen. An Hand der Dicke bezw. Breite der
entstandenen Kultur versuchte er dann die optimale Sauerstoffspannung
zu bestimmen. Sowohl für Spirillum rubrum als auch für Spirillum volutans
kam er auf diese Weise zu der Folgerung, dass die optimale Sauerstoff-
spannung ungefähr der Luft gleich sei; m. E. ist diese Schlussfolgerung
auf Grund der befolgten Methodik nicht erlaubt, da doch je nachdem die
Kolonien durch Wachstum grösser werden, auch die Bedingungen, unter
denen die verschiedenen Zellen verkehren, sehr auseinander gehen
können. Die an der Oberfläche der Kolonie gelegenen Zellen sind z.B.
der vollen Sauerstoffspannung ausgesetzt und verkehren bezüglich der
Erlangung von Nährstoffen in einer viel ungünstigeren Lage als die
unten in der Kolonie gelegenen Zellen. Ausserdem befinden letztere sich
durch den Sauerstoffverbrauch bei der Atmung unter anaeroberen Bedin-
gungen. Eine für die Zelle eventuell zu hohe Sauerstoffspannung wird also
ihren schädlichen Einfluss hauptsächlich auf die sich an der Aussenseite
der Kolonie befindenden Zellen geltend machen können, dagegen für
die tiefer gelegenen günstigere Wachstumsbedingungen schaffen. Die auf
Grund dieser Methode erzielten Ergebnisse würden also vielleicht ein
vollkommen abweichendes Bild formen von demjenigen, das sich ergeben
würde, falls alle Zellen unter gleichmässigen Umständen verkehrten.

Merkwürdigerweise wird dann in den folgenden fünfzehn Jahren nichts
mehr über die saprophytischen Spirillen publiziert.

1925 kommt Beijerinck zurück auf einen Organismus, den er schon
1901 während seiner Untersuchungen über die oligonitrophilen Mikroben
beobachtete und der nach van Iterson identisch ist mit der von diesem
Untersucher aus den aeroben Anhäufungen mit Zellulose isolierten Art.
Dieser Organismus tritt unter gewissen nicht näher bekannten Bedingun-
gen in Anhäufungskulturen von Azotobacter chroococcum auf, falls Ca-Ma-
lat oder Ca-Laktat als organisches Substrat benutzt werden. Auch in seiner

1922 erschienenen Abhandlung über Azotobacter chroococcum erwähnt
Beijerinck den Organismus beiläufig, und verbindet daran dann den
Namen von Azotobacter spirillum.

Beijerinck stellt sich nun zum Ziel zu entscheiden inwieweit auch
dieser Organismus zur Stickstoffbindung imstande ist.

Es gelang ihm ohne allzuviel Mühe eine Reinkultur herzustellen. Es
zeigte sich, dass im allgemeinen die Form der Zelle nicht ausgesprochen
spiralförmig ist, oft sogar hauptsächlich stabförmig. Kulturen auf ver-
dünntem Bouillonagar besitzen jedoch eine spiralige Zellform. Letztere
Tatsache zusammen mit der Überlegung, dass die Einfachheit, womit die
Kultur in Lösungen von organischen Salzen erfolgt ebenfalls ein „Spiril-
lenmerkmalquot; ist, führen Beijerinck dazu den Organismus jetzt zu der
Gattung Spirillum zu rechnen. Da häufig sehr viel Fett in der Form
von Kügelchen vorhanden ist, schlägt er den Namen Spirillum lipoferum
vor.

Beijerinck berichtet weiter, dass sein früherer Mitarbeiter Minkman
in partiellen Reinkulturen, in denen jedoch Azotobacter oder Clostridium
abwesend waren, eine deutliche Stickstoffzunahme festgestellt hatte.
Andererseits zeigte sich, dass wirkliche Reinkulturen sich in flüssigen
Medien nur dann entwickeln, wenn eine gute Stickstoffquelle, wie Pepton,
anwesend ist. Beijerinck äussert sich denn auch bezüglich des Stickstoff-
bindungsvermögens seines Organismus mit starkem Vorbehalt.

Die späteren Untersuchungen von Schröder (1932) haben unzwei-
deutig ergeben, dass Spirillum lipoferum unter keiner der von ihr unter-
suchten Bedingungen zur Stickstoff bindung imstande ist. Zum Wachstum
war die Anwesenheit von Pepton oder einer NH^-Verbindung wesentlich,
woneben als Kohlenstoffquelle mehrere Salze organischer Säuren, aber
auch eine grosse Anzahl verschiedener Zuckerarten fungieren konnten.

Es ist zu betonen, dass auch Schröder ausdrücklich erwähnt, dass es
in keinem der Fälle zur Ausbildung ausgesprochener Spirillengestalt kam.
Bestenfalls Hessen sich halbe Windungen erkennen; das mikroskopische
Bild zeigte in den meisten Kulturen nur mehr oder weniger lange und
dicke Stäbchen. Es ist klar, dass diese Angaben, nebst der wenig eindeu-
tigen Beschreibung Beijerincks, es sehr zweifelhaft machen, ob dieser
Organismus tatsächlich zu der Gattung Spirillum gerechnet werden darf.

Während die Veröffentlichung von Schröder, abweichend von der
chronologischen Reihenfolge, direkt nach der Arbeit von Beijerinck
vermeldet worden ist, soll nunmehr erwähnt werden, dass es Dimitroff
im Jahre 1926 gelang, aus Schlamm ein Spirillum zu isolieren, dem er den

Namen Spirillum virginianum gab. Dieses Spirillum weicht nach Dimi-
troff in der Hauptsache wegen einer negativen Gram-Färbung von den
anderen bisher beschriebenen Arten ab. Er beschränkte sich vornehmhch
auf eine zytologische Untersuchung dieses Organismus, auf die ich nicht
eingehen werde.

Schliesshch hat den Dooren de Jong (1926) in seine sehr ausführliche
Untersuchung über die Mikroorganismen, welche den Mineralisationspro-
Zess der organischen Stoffe in Boden und Wasser bewirken, einen aus
Kanalwasser isolierten Stamm von Spirillum tenue, einbezogen. Hierbei
untersuchte er, inwieweit Wachstum auftrat beim Abstreichen auf
einem Agarmedium, welchem ausser einigen anorganischen Salzen und
(NH4)2S04 als Stickstoffquelle verschiedene organische Verbindungen
zugefügt wurden. Gutes Wachstum wurde erzielt m.it den Salzen von
Bernstein-, Zitronen-, Äpfel-, Fumar- und Brenztraubensäure, mit
Aethyl-, Propyl-, Isopropyl-, Butyl- und Isobutylalkohol und mit den
Zuckern Glukose, Galaktose, Lävulose, Mannose, Arabinose, Xylose und
Rhamnose.

Vollständigkeitshalber möchte ich jetzt noch ganz kurz etwas bemerken
über einige, hauptsächlich in der medizinischen Literatur als Spirillen
beschriebene Organismen, welche ich bisher absichtlich ausser Betracht
gelassen habe.

Es handelt sich hierbei nämlich meistens um ältere Untersuchungen
über Organismen, welche nur ein einziges Mal beobachtet wurden und
nicht in Reinkultur gebracht werden konnten. Ausserdem ist es für
einige dieser „Spirillenquot; wohl sicher, dass sie gar nicht zur Gattung
Spirillum gehören, sondern als Fiamp;n'o-Arten zu betrachten sind. Kenn-
zeichnend für die Verwirrung, welche in vielen dieser Abhandlungen
herrscht, ist die Tatsache, dass manchmal ein Organismus in derselben
Pubhkation einmal als Vibrio, ein andermal wieder als Spirillum vermeldet
wird.

So gehört z.B. das Spirillum fetus Smith, welches oft als Erreger von
Rinderabortus betrachtet wird, zur Gattung Vibrio, ebenso wie Spirillum
terrigenum (Günther) Migula, und Spirillum parvum von Esmarch.
Spirillum sputigenum Mühlens soll dagegen auf Grund der einseitig
lateralen Anheftung der Geissein zur Gattung Selenemonas gerechnet
werden. Inwieweit das von Kitasato (1889) beschriebene und isolierte
Spirillum concentricum wirklich eine neue Art ist oder identisch ist mit
einer schon vorher beschriebenen Art kann auf Grund der Beschreibung

nicht entschieden werden. Jedenfalls liegen keine Angaben darüber vor,
dass diese Art jemals wieder zurückgefunden ist.

Etwas grössere Aufmerksamkeit verdient jedoch das Spirillum minus
Carter, der Verursacher der Rattenbisskrankheit. Dieser Organismus, der
öfters im Blut der Ratte vorkommt, kann im Falle eines Bisses eine ziem-
lich gefährliche Blutkrankheit beim Menschen verursachen. Speziell in
Japan und China ist die Krankheit nicht selten, sie wurde aber auch
mehrmals in Europa wahrgenommen. Obgleich zahlreiche Forscher sich
mit Spirillum minus beschäftigt haben, sind bis jetzt fast nur die patholo-
gischen und serologischen Eigenschaften studiert worden. Der Organis-
mus hat sich nämlich noch nicht ausserhalb des Tierkörpers kultivieren
lassen. (Für Einzelheiten und Literaturangaben verweise ich auf Ruys
(1925, 1929)). Das gelegentlich im Magen mehrerer Säugetiere beobach-
tete Spirillum stomachi (Salomon) Lehmann et Neumann, und das in
älteren Veröffentlichungen einige Male erwähnte Spirillum hachaizae
Kowalski sind nicht genügend charakterisiert worden um eine Wieder-
erkennung zu erlauben.

Schliesslich sei hier noch das von Sardjito (1932,1933) aus dem Blut von
einem an Pericarditis erkrankten Patienten isolierte Spirillum cardiopyro-
genes erwähnt, welches sich, wenn auch schwierig, in Blutmedien kulti-
vieren liess.

Wenn wir jetzt schliesslich die Lage übersehen, die sich beim Anfang
meiner Untersuchung darbot, bekommen wir den Eindruck, dass fast
alles was über die Gattung Spirillum in der Literatur zu finden ist, sich
bezieht auf beiläufig gemachte, mehr oder weniger locker von einander
stehende Beobachtungen, welche sich übrigens noch in verschiedenen
Punkten widersprechen.

Im grossen und ganzen beschränken unsere Kenntnisse der sapro-
phytischen Spirillum-kxtzn sich auf nur wenige Tatsachen. An erster
Stelle ist es klar, dass diese Organismen in Oberflächenwasser weit
verbreitet sind, während sie auch im Mist vieler Säugetiere offenbar
häufig vorhanden sind. Weiter stimmen zahlreiche Angaben darin
überein, dass Anhäufungen mehrerer Arten leicht erhalten werden, wenn
man Oberflächenwasser entweder benutzt zur Herstellung pflanzlicher
Infusen, oder impft in synthetische Nährmedien, in welchen Salze
verschiedener organischer Säuren die einzige Kohlenstoffquelle bilden.

Hierzu muss aber festgestellt werden, dass von den genannten „Wasser-
spirillenquot; nur eine einzige Art — Spirillum tenue — reinkultiviert und

etwas näher studiert worden ist. Was die „Mistspirillenquot; anbelangt, sind
nur die erfolgreichen Züchtungsversuche von Kutscher hervorzuheben,
die sich aber bei späteren Versuchen nicht reproduzierbar zeigten.

Hierzu kommt noch, dass es allen Anschein hat, dass trotz Identität der
verwendeten Artnamen, die von Kutscher aus Mist isolierten Stämme
in ihren Eigenschaften erheblich von denjenigen der in obenerwähnten
Anhäufungsmedien auftretenden „Wasserspirillenquot; abweichen.

Während man um 1900, dank den Untersuchungen von Kutscher,
Bonhoff und Beijerinck, noch einigermassen von einer Blütezeit in der
Literatur der Spirillen sprechen darf, ist seit etwa 1910 ein so starker
Rückgang eingetreten, dass dieser nicht mehr als zufällig betrachtet
werden kann. Es will mir vorkommen, dass die Ursache davon zu suchen
sei in dem Umstand, dass die Reinzüchtung von Spirillen noch immer
eine ungenügend gelöste Aufgabe ist. Kennzeichnend für die unbe-
friedigende Lage ist wohl in genügendem Masse die Tatsache, dass eine
vor wenigen Jahren angestellte Rundfrage an die bekanntesten bakteriolo-
gischen Laboratorien der Welt, Reinkulturen von Spirillum-kntn zur
Verfügung zu stellen, einen fast negativen Erfolg hatte.

Es braucht daher auch nicht zu wundern, dass wir betreffs der physio-
logischen Eigenschaften der verschiedenen Spirillum-Arten noch grössten-
teils im Dunkeln tappen.

Alles in allem schien es mir eine dankbare Aufgabe zu versuchen
unsere Kenntnisse der betreffenden Organismen einigermassen zu
erweitern und zu ordnen.

Auf Grund des Vorhergehenden wird es ohne weiteres klar sein, dass
es für ein besseres Verständnis der verschiedenen noch ausstehenden
Fragen wesentlich war, die anzustellenden Untersuchungen auf ein
grösseres Material auszudehnen.

Da zu Beginn meiner Untersuchung ausser zwei Stämmen von Spirillum
tenue aus der Sammlung des Laboratoriums für Mikrobiologie zu Delft,
und einem Stamme von Spirillum virginianum aus der „American Type
Culture Collectionquot; in Chicago, soweit mir bekannt, nirgends Reinkul-
turen von Spirillen zur Verfügung standen, war mein Bestreben selbst-
verständlich darauf gerichtet, eine möglichst grosse Anzahl Stämme ver-
schiedener Herkunft zu isolieren.

Hierzu musste man an erster Stelle versuchen, mittels der in der
Literatur erwähnten Anhäufungen verschiedener Art eine möghchst reiche
SpirUlenflora in Rohkultur zu erhalten. Zu diesem Zwecke kamen vor
allem Anhäufungen aus Oberflächenwasser und aus Jauche in Betracht.
Selbstverständlich sollte sich eine Isolierung der verschiedenen in den
einzelnen Anhäufungen eventuell vorkommenden Spirillum-Arten hieran
anschliessen.

Mit Rücksicht auf die Schwierigkeiten, auf die andere Forscher bei der
Isolierung von Spirillen gestossen sind, war es dabei unumgänglich, der
Ausarbeitung geeigneter Isolierungsmethoden besondere Aufmerksamkeit
zu widmen.

Erfahrungen, die im Laboratorium für Mikrobiologie zu Delft gemacht
waren und die durch eigene Beobachtungen bestätigt wurden, wiesen
darauf hin, dass die Isolierung von Spirillen aus Oberflächenwasser, wenn
auch nicht leicht, doch wesentlich geringere Schwierigkeiten bot als die
der in den Anhäufungen mit Mist erhaltenen Spirillen (in der Folge kurz
„Mist-Spirillenquot; genannt). Ich entschloss mich daher meine Aufmerk-
samkeit in erster Linie der erstgenannten Kategorie von Spirillen zu

schenken, und zwar in der Hoffnung, dass die hierbei gesammeken
Erfahrungen mir später zur Erlangung von Reinkulturen der „Mist-
Spirillenquot; dienlich sein würden.

Bei der Anhäufung von Spirillen aus Oberflächenwasser verfuhr ich in
zweierlei Weise. Einerseits machte ich Gebrauch von dem von van
Iterson bzw. von Beijerinck angegebenen synthetischen Medium, ande-
rerseits wurde mit dem Oberflächenwasser ein Heu-Infus dargestellt.

Obgleich die genannten Forscher schon die Weise Spirillen mittels
synthetischer Medien anzuhäufen beschrieben haben, ist ihre Beschrei-
bung so kurz, dass es mir erwünscht erscheint, etwas ausführhcher auf die
Methodik einzugehen. Dies um so mehr, da hierbei noch einige nicht
unwichtige Ergebnisse mitzuteilen sind.

Vorläufige Versuche führten zu der folgenden Arbeitsweise, welche
fast ständig ein befriedigendes Resultat ergab. In Erlenmeyern von
300 ccm wurden zu 200 ccm Oberflächenwasser 2% Ca-Malat resp.
Ca-Laktat, 0,1% NH^Cl, 0,05% K2HPO4 und 0,05% MgS04 zugefügt
und es wurde für eine ungefähr neutrale Reaktion gesorgt. Es ist darauf zu
achten, dass bei Züchtung bei 30° C die Reaktion des Mediums sich nach
Verlauf von ca. 24 Stunden infolge der Bildung von tertiärem Ca-Phosphat
und des dadurch bedingten Freiwerdens von Äpfel- oder Milchsäure nach
der sauren Seite verschoben hat. Es wurde deshalb stets das pH aufs neue
durch Hinzufügung von Lauge auf ca. 7.3 gebracht. Im Zusammenhang
hiermit muss ausdrücklich vermeldet werden, dass absichtlich nicht von
den Na-Salzen der genannten Säuren ausgegangen wurde, welche eine
derartige Erscheinung nicht hervorrufen. Der Gebrauch von Ca-Salzen
hat nämlich den Vorteil, dass sich an der Oberfläche der Kultur eine
ziemlich dicke Haut von CaCOg-Kristallen bildet. Diese Haut hemmt den
Zutritt des Sauerstoffs und fördert die Entwicklung der mikro-aerophilen
Spirillen, wobei übrigens die unter den gewählten Bedingungen relativ
geringe Oberfläche der Flüssigkeitsschicht ebenfalls mitwirkt. Bezüglich
der grösseren oder geringeren Eignung von Malat oder Laktat als Kohlen-
stoffquelle möchte ich keine Entscheidung fällen. Im allgemeinen zeigten
beide gleich gute Ergebnisse; da jedoch manchmal mit der einen Ver-
bindung ein besseres Resultat erzielt wurde als mit der anderen, wurde
stets eine Anhäufung sowohl mit Malat als auch mit Laktat angesteüt.

werden, dass dies in allen Fällen entweder einem stark verschmutzten
Stadtgraben oder einem weniger verunreinigten Kanal entnommen
wurde. Es zeigte sich, dass mit beiden Wassermustern gute Ergebnisse
erhalten wurden, doch es muss ausdrücklich bemerkt werden, dass in den
Anhäufungen mit dem stärker verschmutzten Grabenwasser bisweilen ein
Spirillentypus auftrat, welcher in den mit dem Kanalwasser erhaltenen
Anhäufungen nicht beobachtet wurde.

In einer derartigen Anhäufungskultur findet nun während der ersten
2 bis 3 Tage eine starke Entwicklung von überwiegend zur Gattung
Pseudomonas gehörenden Bakterien statt. Vom dritten Tage an treten die
Spirillen immer mehr in den Vordergrund, um nach Ablauf einer gewissen
Zeit (meistens nach ungefähr einer Woche) ihre optimale Entwicklung
zu erreichen und schliesslich, je mehr das Medium an Nährstoffen ärmer
wird, wieder zahlenmässig abzunehmen. Immerhin darf hierbei nicht
ausser Acht gelassen werden, dass auch im Optimalzustande der Prozent-
satz der „verunreinigendenquot; Bakterien keineswegs gering war.

Bezüglich der beschriebenen Anhäufung soll weiter noch bemerkt
werden, dass das Resultat noch besser ist, wenn nicht bei 30° C sondern
bei 40° C kultiviert wird. In diesem Falle ist die Entwicklung der Spirillen
nämlich so viel rascher, dass schon nach etwa 24 Stunden eine befriedi-
gende Rohkultur erhalten wird. Durch die verhältnismässig hohe Tempe-
ratur werden die bei 30° C noch in grosser Anzahl anwesenden Pseudo-
monas-Arten schon erhebhch in ihrer Entwicklung gehemmt, sodass die
Anhäufung zugleich relativ „reinerquot; ist. Die Optimumtemperatur der
Spirillen liegt offenbar viel höher als diejenige der Pseudomonas-Arten.
Höher als 40° C kann man aber nicht gehen, da bei 45° C hauptsächlich
nur noch sporenbildende Bakterienarten auftreten.

Auch niedriger als 30° C soll man vorzugsweise nicht kultivieren.
Bei 20° C tritt nämlich fast keine Entwicklung von Spirillen auf, während
die Flüssigkeit sich grün färbt infolge des von Pseudomonas putida bzw.
Pseudomonas fluorescens produzierten Farbstoffes.

Es muss nun hervorgehoben werden, dass die mikroskopische Prüfung
der erwähnten Anhäufungen zum Ergebnis führte, dass fast immer drei
verschiedene Typen von Spirillen vorhanden waren. Dazu kam noch in
einzelnen Fällen (Anhäufungen mit Grabenwasser) der oben schon
vermeldete seltene Typus. Diese Typen unterschieden sich auf Grund
ihrer Zelldimensionen, sowie auch auf Grund der mehr oder weniger
ausgesprochenen Spiralform.

Oberflächenwasser wesentlich ist für den Erfolg der beschriebenen
Anhäufungsversuche. Ich habe nämlich öfters ähnliche Versuche ange-
stellt, wobei Leitungswasser anstatt Oberflächenwasser verwendet wurde.
Indessen blieb unter diesen Bedingungen jegliche Entwicklung von
Spirillen aus. Dieses Ergebnis ist auch darum bemerkenswert, weil
Beijerinck in einer 1894 erschienenen Notiz ausdrücklich angibt, dass er
aus dem damaligen Delfter Leitungswasser mit Leichtigkeit Spirillen
anhäufen konnte. Die Tatsache, dass das jetzige Leitungswasser (filtriertes
Flusswasser) zur Zeit chloriert wird, mag für diesen Unterschied verant-
wortlich sein 1).

Im Anschluss an diese Beobachtungen sei noch mitgeteilt, dass es mir
ebenfalls nicht gelang Spirillen in dem Leitungswassermedium anzu-
häufen, wenn ausserdem wechselnde Mengen Gartenerde (1 bis 10
Gramm) als Impfmaterial zugesetzt wurden.

Es macht daher den Eindruck, dass die in der erwähnten Weise erhal-
tenen Spirillen nur in Oberflächenwasser regelmässig vorkommen.

Wie schon erwähnt, wurden neben den genannten Anhäufungen auch
solche angestellt, in denen das Oberflächenwasser zur Darstellung eines
Heu-Infuses diente.

Hierzu wurde je eine Handvoll Heu fest in Bechergläser von etwa
1 Liter gepresst und diese, nachdem sie mit Graben- oder Kanalwasser
angefüllt worden waren, bei 30° C stehen gelassen. Die allmählich aus
dem Heu in das Wasser hineindiffundierenden organischen Substanzen
veranlassen nun die Entwicklung einer reichlichen Bakterienflora, wobei
vor allem im Anfang mehrere Spirillum-Ktte,n in den Vordergrund treten.
Nach einigen Tagen werden diese allerdings wieder grösstenteils verdrängt
von sporenbildenden Bakterien. Es ist wichtig in diesem Zusammenhang
zu bemerken, dass die Spirillen wirklich aus dem benutzten Wasser und
nicht aus dem Heu herrühren. Wenn nämlich das Wasser vorher einen
Augenblick gekocht wurde, entwickelten sich keine Spirillen mehr in dem
Infus. Auch wenn statt Oberflächenwasser Leitungswasser benutzt wurde,
blieb wiederum jede Entwicklung aus.

Im allgemeinen lässt sich zu den mittels Heu-Infus erhaltenen Anhäu-
fungen bemerken, dass diese niemals so selektiv verlaufen, wie diejenigen
in den besprochenen synthetischen Medien. Es geschieht sogar nicht

Allerdings darf in diesem Zusammenhang ebenfalls nicht ausser Betracht gelassen
werden, dass das von Beijerinck benutzte Wasser anderer Herkunft war (Dünenwasser).

selten, dass die Entwicklung der Spirillen fast völlig von den sporenbilden-
den Bakterien unterdrückt wird. Da es sich bald zeigte, dass die aus den
Heu-Infusen isoherten Spirillen identisch waren mit denjenigen aus den
synthetischen Medien habe ich die letztere Methode später immer
bevorzugt.

§ 3. ISOLIERUNG UND ZÜCHTUNG DER AUS DEM OBERFLÄCHEN-
WASSER ANGEHÄUFTEN SPIRILLEN.

Bei meinen Versuchen, die in den beschriebenen Anhäufungen anwe-
senden Spirillen zu isolieren, neigte ich anfänglich dazu, die Ursache der
schwierigen Reinkultur dieser Organismen in dem Umstand zu suchen,
dass Spirillen offenbar auf eine niedrigere Sauerstoffspannung als die in
der Luft vorherrschende, abgestimmt sind. Um diesem Umstände einiger-
massen Rechnung zu tragen, befolgte ich die Methode von Kutscher,
indem ich eine kleine Menge der Anhäufungskultur in geschmolzenem und
bis auf 40° C abgekühltem Agar, der dieselben Nährstoffe wie die
Rohkulturen enthielt, suspendierte und diese danach in Petrischalen
ausgoss.

Es kam jetzt nur darauf an festzustellen, ob sich auch Kolonien von
Spirillen befanden zwischen den in einem derartigen Agarboden sich
entwickelnden Bakterien. Dies war eine ziemlich zeitraubende Beschäfti-
gung, da jede Kolonie mit der Platinnadel durchstochen und weiterhin
mikroskopiert werden musste. Ein sehr hoher Prozentsatz wurde durch
Kolonien „verunreinigenderquot; Bakterien gebildet, aber schliesslich traf
ich einige Spirillenkolonien an. Diese gehörten jedoch offenbar alle dem
kleinsten in der Anhäufung anwesenden Spirillentypus zu. Nun bildet
überdies der Umstand, dass die Spiralform der Spirülen auf einem festen
Nährboden meistens nicht so ausgesprochen ist wie in einem flüssigen
Medium, einen erschwerenden Faktor für die Erkennung. Eine Rein-
kultur wurde weiterhin dadurch erzielt, dass einige Male aufs neue ein
wenig von der Kolonie in Agar suspendiert wurde. Sehr bald ergab es
sich jedoch, dass die Furcht, das Wachstum könne beim Abstreichen an
der Oberfläche des Agars infolge der Einwirkung der vollen Sauerstoff-
spannung der Luft ausbleiben, unbegründet war. Nach einigen Tagen
entwickelten sich auf dem Agar ganz gute Kolonien, wobei ausserdem
bald zu Tage trat, dass das Wachstum auf Peptonagar beträchtlich besser
und schneller vor sich ging. Auf Grund dieser Feststellung wurde künftig
direkt aus den Rohkulturen auf Peptonagar abgestrichen. Es ist hierbie
empfehlenswert, ein Blättchen Filtrierpapier mit etwas Glyzerin in den

Deckel der umgekehrten Petrischale zu legen, um zu verhindern, dass
sich „verunreinigendequot;, bewegliche Bakterien zu stark über die Platte
ausbreiten. Dadurch, dass die Kolonien der betreffenden Spirillen unter
dem Mikroskop eine ziemlich charakteristische Faltung aufweisen, war
das Erkennen der Kolonien wesentlich vereinfacht worden.

Bei diesen Versuchen trat die merkwürdige, bereits von Kutscher für die
„Mistspirillenquot; vermeldete Tatsache, dass die Anzahl der entwickelten Ko-
lonien der Spirillen in gar keinem Verhältnis stand zu dem Masse, in welchem
diese Spirillen in der Anhäufungsflora vertreten waren, deutlich zutage.

Es ergab sich daher die Frage, welchem Umstand es zugeschrieben
werden muss, dass scheinbar eine ziemlich grosse Anzahl Zellen nicht
zur Vermehrung übergeht. Es war mir nun schon aufgefallen, dass,
während die meisten Kolonien der „verunreinigendenquot; Bakterien bereits
nach 24 Stunden bei 30° C auf Peptonagar eine ansehnliche Grösse
erreicht hatten, niemals etwas von Spirillenkolonien zu entdecken war.
Erst nach 48 Stunden hatten sich mit dem blossen Auge sichtbare Kolonien
entwickelt, sodass die Spirillen an Wachstumsgeschwindigkeit wesentlich
hinter den anderen Bakterien zurückblieben. Es scheint daher durchaus
möglich, dass zahlreiche Spirillen, die zufäUig dicht in der Nähe von
Kolonien der „verunreinigendenquot; Bakterien gelegen sind, in ihrer Ent-
wicklung gehemmt werden. Dies könnte entweder von einer starken
Konkurrenz um die Nährstoffe aus dem Agarboden oder von eventuell
gebildeten schädlichen Stoffwechselprodukten verursacht werden.

Um diese Annahme näher zu prüfen, beschloss ich, die Agarplatten
möghchst bald nach dem Abstreichen auf die Anwesenheit von Spirillen-
kolonien zu untersuchen. Dazu wurden nach ungefähr 24 Stunden kleine
Scheiben aus der Agarplatte geschnitten und unmittelbar mikroskopiert.
Durch das Ausschneiden und Herausheben der kleinen Agarscheiben
werden nämlich die hierauf befindlichen Kolonien etwas verschoben,
sodass eine ausreichende Anzahl Zellen freigelegt und eine mikroskopische
Identifizierung mit dem Objektiv D von Zeiss sehr gut ermöglicht wird.

In der Tat stellte sich nun die oben beschriebene Vermutung als
richtig heraus; während neben den ziemlich grossen Kolonien der anderen
Bakterien sehr viele, mit dem blossen Auge jedoch nicht sichtbare,
Spirillenkolonien anwesend waren, kamen scheinbar nur diejenigen
Kolonien ordentlich zur Entwicklung, die zufällig nicht in der Nähe
„verunreinigenderquot; Kolonien gelegen waren. Um nun möglichst zu
vermeiden, dass die Kolonien dicht neben einander liegen, wurde deshalb
in der Folge eine kleine Menge aus der Anhäufungskultur auf die Platte
3

gebracht und dieser Tropfen mit der Platinnadel möglichst gut über die
ganze Oberfläche ausgestrichen. Nach 24 Stunden wurden darauf kleine
Scheiben aus der Agarplatte geschnitten.

Die mikroskopische Prüfung dieser Agarscheiben führte weiter zu der
erfreulichen Feststellung, dass unter den zahlreichen auf den Platten
vorhandenen kleinen SpirUlenkolonien mehrere nicht zu dem bis jetzt
allein beobachteten kleinen Spirillentypus gehörten. Es liessen sich bei
dieser Untersuchungsweise auf Grund der Zelldimensionen leicht drei
verschiedene Spirillentypen unterscheiden.

Jetzt wurden die Kolonien mit Hilfe des Mikromanipulators in sterile
Mikropipetten aufgesogen und wieder auf eine andere Peptonagarplatte
ausgeblasen. Auf diese Weise war ich imstande, bereits nach einer
Überimpfung zu Kulturen der drei erwähnten Spirülentypen zu gelangen,
welche sich bei der weiteren Prüfung als rein erwiesen.

Es ist grösstenteils dieser Methode zu verdanken, dass die Erzielung
von Reinkulturen von Spirillen aus Oberflächenwasser im allgemeinen
weiterhin nicht mehr viel Mühe verursachte. Es darf jedoch nicht ver-
schwiegen werden, dass aus noch ungeklärten Gründen bisweilen ein
negatives Ergebnis erzielt wurde. So wurde z.B. in einem bestimmten
Fall beobachtet, dass das grösste aus Kanalwasser angehäufte Spirillum
beim Abstreichen aus der Rohkultur sich auf Peptonagar nicht vermehrte,
dagegen wohl auf einem Agarboden, der neben Pepton Na-Laktat enthielt.
Doch zeigte es sich, dass für den rein kultivierten Stamm Peptonagar ein
sehr geeignetes Nährmedium war. Dies beweist also wohl, dass gering-
fügige, nicht näher bekannte Umstände das Wachstum positiv oder
negativ beeinflussen können.

Es muss der obigen Beschreibung nun noch zugefügt werden, dass
ein vierter Spirillentypus, über den im Vorhergehenden schon berichtet
worden ist und der nur gelegentlich in mit Grabenwasser angestellten
Laktat-Anhäufungen auftrat, mir noch spezielle Schwierigkeiten bereitete.

Die Entwicklung auf gewöhnhchem Peptonagar war immer nur äusserst
ärmhch und Zusatz von Ca-Laktat zu diesem Nährboden brachte hierin
keine wesenthche Verbesserung. Die mit einem auf Peptonagar schlecht
wachsenden Stamme vorgenommenen, im nächsten Kapitel zu beschrei-
benden, Züchtungsversuche ergaben nun Anweisungen, dass im Gegensatz
zu anderen organischen Salzen Pyruvate ein besonders geeignetes Substrat
für diesen Organismus bildeten. Auf Grund dieser Beobachtung habe ich
bei späteren Isoherungsversuchen und auch bei der Weiterzüchtung
immer Peptonagar, dem 0.5—1% Na-Pyruvat zugesetzt war, benutzt.

Tatsächlich wurde hierdurch die Isolierung und auch die Kultur der
Stämme des betreffenden Typus wesentlich erleichtert.

Es scheint nicht ausgeschlossen, dass der spezifische günstige Effekt
des Pyruvats seiner reduzierenden Fähigkeit zugeschrieben werden muss.
In diesem Zusammenhang weise ich auf die Untersuchungen Berthe-
lots (1924) hin, welcher zeigte, dass sehr verschiedenartige anaerobe
Organismen auch bei Luftzutritt gut wachsen, wenn den Medien passende
Mengen Brenztraubensäure zugefügt werden.

Schlieslich darf nicht unerwähnt bleiben, dass einmal in einer Laktat-
Anhäufung mit Grabenwasser ein sehr grosses Spirillum — wahrschein-
lich Spirillum volutans Ehbg. — auftrat, dessen Reinzüchtung mir jedoch
leider nicht gelungen ist.

Mit Hilfe der beschriebenen Methode wurde nun eine grosse Anzahl
Reinkulturen erhalten.
Hierunter folgt eine Übersicht der Herkunft der verschiedenen Stämme.

Ca-Malat-Anhäufung mit Kanalwasser vom 14. Januar 1935.
Heu-Infus in Kanalwasser vom 8. März 1935.

Heu-Infus in Kanalwasser vom 20. März 1935.

Heu-Infus in Kanalwasser vom 2. April 1935.
Heu-Infus in Kanalwasser vom 1. Mai 1935.

Ca-Laktat-Anhäufung mit Grabenwasser vom 2. Oktober
1935.

Ca-Laktat-Anhäufung mit Grabenwasser vom 24. Juni 1935.
Ca-Malat-Anhäufung mit Kanalwasser vom 26. Juni 1935.

Ca-Laktat-Anhäufung mit Kanalwasser vom 14. August 1935.
Heu-Infus in Kanalwasser vom 20. März 1935.

Ca-Laktat-Anhäufung mit Kanalwasser vom 27.Juni 1935.
Ca-Malat-Anhäufung mit Kanalwasser vom 2. Juli 1935.
Ca-Malat-Anhäufung mit Kanalwasser vom 15. August 1935.

Nummer

des
Stammes

20
21

24
251)
26

28
30

Alle Stämme wurden als Strichkulturen auf Schrägagar aufbewahrt.
Für die meisten erwies gewöhnlicher Peptonagar sich als ein vollauf
geeigneter Nährboden. Dagegen gehörten die Stämme 11, 12, 22 und 27
zu demjenigen Typus, für welchen die Zufügung von Pyruvat wesentlich
war. Weiter gab es nun jedoch eine Anzahl Stämme, und zwar die
Nummern 2, 3, 30, 32, 33 und 43, welche offenbar bei Kultur auf
Peptonagar bereits nach kurzer Dauer ihre Lebensfähigkeit einbüssten.
Es zeigte sich nun, dass diese Stämme auf Peptonagar, dem 1% des
Calciumsalzes einer organischen Säure, wie z.B. Milchsäure, zugesetzt
worden war, sich viel besser erhalten Hessen.

Es sei noch bemerkt, dass alle Medien sorgfältig auf pH = 7.0 gebracht
wurden. Nach Impfung wurden die Kulturen während 1—2 Tagen bei
30° C kultiviert und dann im Dunkeln bei Zimmertemperatur aufbewahrt.
Alle 3—4 Monate wurden die Kulturen übergeimpft, nur für die Pyruvat-
Stämme erwies es sich als notwendig, diese Zeit kürzer (d.h. 2 Monate)
zu wählen.

Meine ersten Bemühungen mit Spirillen im allgemeinen stammen von
einer mikroskopischen Untersuchung der in flüssigem Pferdemist (Jauche)
vorkommenden Mikroorganismen. Die Beobachtung der in dieser
Flüssigkeit in grosser Zahl anwesenden, stark beweglichen, grossen
Spirillen brachte mich dazu die Isolierung dieser Organismen zu ver-
suchen.

All meine Anstrengungen schlugen damals aber vollkommen fehl. Da
die Spirillen in der Rohkultur nach Verlauf von einigen Tagen zahlen-
mässig stark zurückgingen, um schliesslich vollkommen zu verschwinden,
und da weiter solche schönen natürlichen Anhäufungen nicht regelmässig
zu bekommen waren, versuchte ich die Rohkultur längere Zeit zu erhalten.

Es zeigte sich nun, dass das von Vogt angegebene Erbsenextrakt-
medium für diesen Zweck geeignet war. Jedenfalls entwickelten sich darin
die Spirillen anfangs ganz gut, obwohl sogleich erwähnt werden muss,
dass immer die verunreinigenden Bakterien in hohem Grade vorherrschten.

Während einiger Monate gelang es auf diese Weise die Rohkultur
fortzuzüchten, indem jedesmal, wenn die Zahl der Spirillen zurückging,
m Kulturröhren mit frischem Nährmedium übergeimpft wurde. Plötzlich
änderte sich aber die Lage, weil bei Überimpfung die grossen Spirülen
sich schlecht, schliesslich sogar überhaupt nicht mehr entwickelten.

zu betrachtende Salzkonzentration in dem Medium verantwordich für
den auffallenden Rückgang der Anhäufung wäre, wurden Erbsenextrakt-
medien mit abnehmenden Salzkonzentrationen bereitet, und diese geimpft
mit einer Öse einer Kultur, in der noch grosse Spirillen anwesend waren.
Diese Versuche hatten aber ebenfalls ein völlig unbefriedigendes Ergebnis.
In keinem einzigen Falle kam es zu einer guten Entwicklung von Spi-
rillen.

Inzwischen hatte ich aber gefunden, dass es möglich war mit ziemlicher
Regelmässigkeit Anhäufungen von „Mist-Spirillenquot; im Laboratorium
zu erhalten.

Hierzu brachte ich in Bechergläser eine Menge Pferde- oder Schweine-
mist, und fügte dann soviel Leitungswasser hinzu, dass der Mist von
einer gehörigen Flüssigkeitsschicht (etwa 10 cm) überdeckt war. Alsdann
wurden die mit einem Uhrglas bedeckten Bechergläser bei Zimmer-
temperatur stehen gelassen. Die allmählich ins Wasser diffundierenden
Substanzen ermöglichten jetzt die Entwicklung verschiedenartiger Mikro-
organismen. Unter gewissen Umständen trat nun auch eine befriedigende
Anhäufung von Spirillen auf, wobei in der Regel eine grosse Spirillum-kvX.

Allerdings konnten in einzelnen Fällen auf Grund der Zelldimensionen
noch einige andere Spirillentypen beobachtet werden. Darunter eine
sehr kleine und eine sehr lange, dünne, überaus schön gewundene Art.

Im allgemeinen habe ich das zugefügte Leitungswasser nicht sterilisiert.
Für das Ergebnis der Anhäufung war es völlig gleichgültig, ob sterilisiertes
oder nicht sterilisiertes Wasser benutzt wurde.

Notwendig zum Gelingen der Anhäufung ist jedoch, dass man nicht
von frischem Stallmist ausgeht, sondern von solchem, der bereits während
einiger Zeit in Kontakt mit dem Boden gewesen ist. Hieraus kann der
Schluss gezogen werden, dass die Spirillen nicht aus dem Mist an sich
herrühren. Möghcherweise entstammen sie dem Stallboden, in dem sie
sich infolge der fortwährenden Zufuhr tierischer Abfallstoffe entwickelt
haben können, sodass man also gleichsam von einer Anhäufung im
Grossen sprechen könnte.

Eine nähere Anweisung für die Behauptung, dass die Spirillen nicht
in dem Mist an sich vorkommen, ist durch die Tatsache gegeben, dass
bei weitem nicht jeder Stallmist zur Anhäufung von Spirillen geeignet ist.
Dies liess sich vielleicht so deuten, dass sich infolge gewisser, nicht näher
bekannter Umstände im Boden mancher Ställe keine Spirillen befinden.

Herkunft der sogcnsniitdi ff Mist-Spirillenquot; — einfachheitshalber werde
ich diesen Namen auch im folgenden beibehalten — noch viel Rätselhaftes
anhaftet. Ich habe keine Gelegenheit mehr gehabt diese Frage gründlich
Zu bearbeiten; ich will nur noch erwähnen, dass ich gelegentlich auch
einmal eine gute Entwicklung grösserer Spirillen erzielte, nachdem ich
ein wenig Pferdejauche, in dem mikroskopisch Spirillen nachzuweisen
waren, in die synthetische Laktat- und Malatmedien geimpft hatte. Der
vorläufige Eindruck war, dass das aus diesen Anhäufungen isoherte
Spirillum nicht identisch war mit denjenigen, welche in den gewöhnlichen
Mistanhäufungen auftreten.

Wie schon gesagt, waren anfangs all meine Bemühungen um die in
flüssigem Mist angehäuften Spirillen zu isolieren, erfolglos. Beim Abstrei-
chen auf oder beim Suspendieren in Peptonagar bzw. in den von Zettnow
empfohlenen „Spirülenagarquot;, entwickelten sich jedenfalls, wie sorgfältig
die Agarplatten auch untersucht wurden, keine mit blossem Auge sicht-
baren Kolonien von Spirillen.

Die ausserordentlich grosse Geschwindigkeit, mit der sich die grossen
Spirillen in der Erbsenextrakt-Rohkultur fortbewegten, brachte mich nun
auf die Idee, diese Eigenschaft zur Isolierung dieser Organismen zu
benutzen. Wenn sich nämlich die Spirillen über einen grösseren Abstand
in derselben Richtung fortbewegen, liess sich erwarten, dass die vordersten
schliesslich, hinsichtlich der sich langsamer fortbewegenden, „verun-
reinigendenquot; Bakterien, einen Vorsprung erhalten würden. Durch eine
mechanische Trennung, sollte es dann möglich sein, eine Anzahl Spirillen
zu isolieren.

Dieser Gedankengang führte zur folgenden Arbeitsweise. Eine grosse
Anzahl Mikropipetten mit einem Durchschnitt von ca. 1 mm (sogenannte
pasteur-Pipetten) wurden mit zugeschmolzener Spitze sterilisiert. Nach-
dem die Spitze abgebrochen und etwas steriler Erbsenextrakt in die
Pipette gesogen war, wurde diese nun ganz kurz in die Anhäufungskultur
getaucht und daraufhin sofort wieder über eine Mikroflamme zuge-
schmolzen. Dabei musste allerdings grosse Vorsicht betrachtet werden,
damit die sich im Ende der Pipette befindenden Organismen nich tgetötet
wurden. Die in der Pipette befindlichen, beweglichen Bakterien, unter
denen die Spirillen, fingen nun u.a. aus Sauerstoffmangel an, sich in
der Richtung nach dem offenen Ende der Pipette zu bewegen, wobei
es sehr gut möglich war, den sehr grossen Spirillen unter dem Mikroskop

mit Objektiv A oder B von Zeiss zu folgen. Meistens schwammen die
Spirillen allein, aber wenn sehr viele Spirillen in der Pipette vorhanden
waren, kam es wohl auch zur Bildung einer sogenannten Spirillenlinie,
die sich, im Masse wie der Sauerstoff verbraucht wurde, fortbewegte.
Trotzdem diese Vorwärtsbewegung mit einer ziemlich grossen Geschwin-
digkeit vor sich ging, war diese doch zu gering, um einen Vorsprung vor
den anderen beweglichen Bakterien zu erzielen, sodass ausschhessUch auf
die isoliert schwimmenden Spirillen geachtet wurde. Diese bewegten
sich, trotzdem die Richtung sich ab und zu änderte, durchschnittlich über
einen Abstand von 2 bis 3 cm pro Stunde nach dem offenen Ende der
Pipette. Weiterhin wurde dann, wenn die Aussicht günstig war, dass sich
zwischen den vorderen Spirillen und den vordersten „verunreinigendenquot;
Bakterien ein ausreichender Abstand befand, dicht hinter der Stelle, auf
der sich die vorderen Spirillen befanden, vorsichtig mit dem Glasmesser
eine kleine Schramme in die Pipette gemacht. Danach wurde die Pipette
aussen mittels Formol sterilisiert und in sterilem Wasser wieder gut
abgewaschen, um schhesslich bei der Schramme durchgebrochen zu
werden. Nun konnte je nach Wunsch der Inhalt der Pipette mit den
Spirillen in irgendein flüssiges Medium ausgeblasen werden, oder die
Pipette konnte wieder zugeschmolzen werden, wobei dann unter dem
Mikroskop beobachtet werden konnte, inwieweit die Spirillen sich in der

Die Resultate büdeten jedoch eine arge Enttäuschung. Es war zwar
möghch, auf diese Weise eine Anzahl Spirillen zu isolieren. Jedenfalls
konnte keine Entwicklung anderer Organismen festgestellt werden,
ebensowenig aber vermehrten sich die Spirillen. So habe ich in einem
bestimmten Fall in einer Pipette eine Woche lang ungefähr 50 Spirillen
in beweglichem Zustand wahrnehmen können, wonach sie jedoch all-
mähUch abstarben, ohne sich vermehrt zu haben.

Ohne Zweifel birgt das Misslingen dieser Arbeitsweise etwas Rätsel-
haftes. Ich kann noch hinzufügen, dass Frl. J. de Zeeuw diese Methode
weiter ausgearbeitet hat (nicht veröffentlicht). U.a. wurden in Hinsicht
auf die Möglichkeit, dass die „verunreinigendenquot; Bakterien dadurch eine
wesentliche Rolle spielen, dass sie das Oxydoreduktionspotential in einer
passenden Weise erniedrigen, dem Erbsenextrakt Stoffe, denen diese
Eigenschaft zukommt, wie Thiomilchsäure und Cystein, in verschiedenen
Konzentrationen zugefügt.

Ebenfalls wurde geprüft, inwieweit vielleicht die Nährstoffe in dem
Erbsenextrakt bis zu einem gewissen Grad durch andere Bakterien abge-

baut sein müssen, bevor sie von den Spirillen assimiliert werden können.
Zu diesem Zwecke machte Frl. de Zeeuw an Stelle des sterilen Erbsen-
extraktes Gebrauch von einer mittels Filtrieren durch ein Bakterienfilter
sterilisierten Rohkultur. All ihre Bemühungen führten jedoch nicht zu
dem gewünschten Ergebnis. Dies alles, zusammen mit dem schon
erwähnten Rückgang der Spirillenkultur, veranlasste mich auf eine
weitere Fortsetzung dieser Versuche zu verzichten.

Da ich inzwischen vertraut geworden war mit der Weise, in welcher
sich die „Wasserspirillenquot; aus ihren Anhäufungen isolieren Hessen,
beschloss ich nun zu versuchen, diese Methode auch auf die doch augen-
scheinlich in mancher Hinsicht hiermit übereinstimmenden „Mist-
Spirillenquot; anzuwenden.

Hierbei ging ich nicht mehr von der Anhäufungskultur in Erbsenextrakt
aus, sondern von einer der, im vorigen Paragraphen beschriebenen,
„natürlichenquot; Anhäufungen.

Hieraus wurde nun ganz auf dieselbe Weise, wie im § 3 angegeben ist,
auf Peptonagar abgestrichen und nach einer etwa 24 Stunden langen
Züchtung bei 30° C kleine Scheiben aus dem Agar unter dem Mikroskop
untersucht. Neben den zahlreichen und grossen Kolonien der anderen
Bakterien traf ich nun tatsächlich Kolonien der gesuchten Spirillen an.
Diese waren jedoch noch viel kleiner als die der „Wasserspirillenquot; und
bestanden aus nicht mehr als 20 bis 50 Zellen. Mit Hilfe des Mikromani-
pulators wurde danach auf Peptonagar übergeimpft. Nach einer ungefähr
48 Stunden langen Züchtung bei 30° C hatten die Kolonien eine ausrei-
chende Grösse erreicht, um weiterhin mit der Platinnadel behandelt zu
werden.

Es muss bemerkt werden, dass allerdings bei dieser Isolierungsmethode
negative Ergebnisse nicht ausgeschlossen sind. Der Prozentsatz der Fälle,
bei denen die Isolierung nicht gelingt, weil die Spirillen sich aus nicht
näher bekannten Gründen nicht vermehren, ist sogar nicht gering. Dies,
zusammen mit der Tatsache, dass das Wachstum von „Mist-Spirillenquot;
auf gewöhnlichem Peptonagar oder auf dem s.g. „Spirillenagarquot; sogar
in Reinkultur sehr ärmlich ist, muss wohl verantwortlich sein für die
Schwierigkeiten, welche andere Forscher bei Isolierungsversuchen dieser
Organismen gehabt haben.

Jedenfalls wurden in der oben beschriebenen Weise eine Anzahl
Reinkulturen erhalten. Sogar eine oberflächliche Untersuchung genügte
jedoch um festzustellen, dass alle diese Kulturen dem gleichen morpholo-
gischen Typus zugehörten.

Die gelegentlich einmal beobachteten kleinen bezw. schlanken Formen
wurden niemals in Kultur erhalten.

Es muss ausdrücklich betont werden, dass meine Untersuchung der
„Mist-Spirillenquot; keineswegs erschöpfend ist und dies um so mehr,
weil die oben beschriebenen Isolierungen zu spät gelungen sind, um mit
Rücksicht auf das übrige Arbeitsprogramm noch ein eingehendes Studium
der erhaltenen Stämme zu erlauben.

Nummer

des
Stammes

*29
31

44
47

58
*59

60
61
*62

63
*64

Anhäufung mit Pferdemist vom 20. Oktober 1935.
Anhäufung mit Pferdemist vom 28. Oktober 1935.
Anhäufung mit Schweinemist vom 10. November 1935.
Anhäufung mit Schweinemist vom 16. November 1935.

Anhäufung mit Pferdemist vom 24. November 1935.
Anhäufung mit Pferdemist vom 28. November 1935.

Inzwischen sind die mit * angedeuteten Stämme schon wieder im
Laufe der Untersuchung eingegangen, was wohl damit zusammenhängt,
dass ein vollauf befriedigendes Nährmedium für die „Mist-Spirillenquot; noch
nicht gefunden werden konnte.

Wie schon gesagt, bildet gewöhnhcher Peptonagar für die „Mist-
Spirillenquot; einen wenig geeigneten Nährboden. Auch der Zusatz von
Pyruvat oder Salzen anderer organischer Säuren hatte in diesem Fall
keinen Erfolg. Der von Zettnow empfohlene Spirillenagar bot keine
besseren Wachstumsbedingungen als Peptonagar, ebensowenig Hefe-
Extraktagar, auf dem einige aus Oberflächenwasser isolierten Spirillen
doch ganz gut wuchsen.

Schliesslich wurde auf Grund der Erwägung, dass in einer guten
Anhäufungskultur die für Spirillen notwendigen Nährstoffe vorhanden
sein müssen, ein Nährboden dadurch bereitet, dass dem Fikrat einer
derartigen Rohkultur 2% Agar zugefügt wurde. Auf einem derartigen
Nährboden (pH etwa 7.5) war das Wachstum relativ gut. Alle Stämme
wurden seitdem als Strichkultur auf in dieser Weise bereitetem Schrägagar
im Dunkeln bei Zimmertemperatur aufbewahrt.

Immerhin darf mit der Überimpfung nicht zu lange gewartet werden,
da die Kulturen auf diesem Agar bereits nach kurzer Dauer in ihrer
Lebensfähigkeit stark zurückgehen. Trotz aller getroffenen Massnahmen
ist es denn auch einige Male vorgekommen, dass eine Kultur schon vor
der Überimpfung eingegangen war.

Nachdem, wie im vorigen Kapitel beschrieben, etwa 60 Spirillum'
Stämme isoliert worden waren, kam es darauf an festzustellen, wieviel
verschiedene Arten in dem zusammengebrachten Material unterschieden
werden müssten.

Es ist einleuchtend, dass die Beantwortung dieser Frage bedingt wird
durch die Ansichten bezüglich der Merkmale, welche für die Artbe-
grenzung als ausschlaggebend betrachtet werden müssen. Im Anschluss
an die von Kluyver und van Niel (1936) in ihrer rezenten Abhandlungen
veröffentlichten Auffassungen schien es mir angebracht, derart vorzu-
gehen, dass an erster Stelle untersucht wurde, ob die isolierten Stämme
gut festzustellende Unterschiede in morphologischer Hinsicht aufwiesen.
Bevor die auf diese Weise erhaltenen morphologischen Gruppen als
bestimmte Arten charakterisiert wurden, sollte jedoch geprüft werden,
inwieweit die Vertreter der genannten Gruppen auch in physiologischer
Hinsicht übereinstimmten. Falls sich nämlich dabei „genügend wich-
tigequot; 1) Unterschiede ergäben, wäre eine weitere Trennung der einzelnen
morphologischen Gruppen in gesonderte Arten durchaus erwünscht.

§ 2. ALLGEMEINE BEMERKUNGEN BEZÜGLICH DER FESTSTEL-
LUNG DER MORPHOLOGISCHEN EIGENSCHAFTEN.

Bevor ein Bakteriologe zur Beschreibung der Form eines gegebenen
Bakteriums übergeht, hat er sich zu vergegenwärtigen, dass die Bakterien-
zelle nicht als ein statischer, sondern als ein mehr oder weniger dyna-
mischer Komplex aufzufassen ist. Je nachdem die äusseren Verhältnisse
sich abändern, mag dieser Komplex darauf mit einer Änderung der
Zellform reagieren. Man findet zahlreiche Beispiele in der Literatur
erwähnt, wobei Abänderung in der Zusammensetzung eines Nährmediums
ebenfalls zu einer Änderung der Zellform führt. Es besteht Grund zur

Vergleich hierfür die Aussage Beneckes, erwähnt in der obenzitierten Abhandlung
von Kl. u. v. N. auf S. 372.

Annahme, die von Henrici (1928) so überzeugend belegten Änderungen
der Zellform in Abhängigkeit von dem Alter einer Bakterienkultur an
erster Stelle zurückzuführen auf die chemischen Änderungen, welche sich
im Nährmedium im Verlaufe der Entwicklung der Bakterien vollziehen.

Als Beispiel wie auch bei Spirillen nur wenig erforderlich ist, um die
Zellform vollkommen abzuändern, möge hier das von mir beobachtete
auffallende Benehmen vom Stamm 34 erwähnt werden. Dieser Organis-
mus besitzt in Peptonwasser lange, schwach gewundene Zellen, aber
reagiert auf das Zufügen von Ca-Laktat — man muss dabei sorgen, dass
das Nährmedium neutral reagiert — mit der Bildung von zierlichen, stark
spiralförmigen Zellen.

Für einen Vergleich von Bakterien in morphologischer Hinsicht ist es
also durchaus notwendig möglichst vergleichbares Material zu benutzen,
d.h. Individuen, die im gleichen Nährmedium gewachsen und von etwa
gleichem Alter sind.

Dabei scheint es mit Rücksicht auf die von Henrici erhaltenen Ergeb-
nisse erwünscht, die Feststellung der Zellform in Kulturen vorzunehmen,
welche in aktiver Vermehrung begriffen sind, d.h. in denen das Wachstum
sich in der sogenannten logarithmischen Phase befindet. Denn wie
Henrici gezeigt hat, ist die Konstanz der Form unter diesen Bedingungen
am meisten verbürgt.

Im allgemeinen empfiehlt es sich daher von Flüssigkeitskulturen
Gebrauch zu machen. In der Literatur findet man ausserdem oft erwähnt,
dass Spirillen, die auf einem festen Nährboden gezüchtet sind, bei
weitem nicht die zierliche Spiralform der Flüssigkeitskulturen besitzen.

Auch die Variation der Zellform, welche in einer im übrigen uniformen
Kultur auftritt, ist ein Punkt, dem man Aufmerksamkeit schenken soll.
Zumal bei Spirillen kann nämlich die Spiralform bei der einen Zelle viel
stärker ausgesprochen sein als bei der anderen. Nicht selten trifft man
vollkommen stabförmige, jedoch übrigens gut bewegliche Zellen an. Im
allgemeinen aber waren 80—90% der Zellen der aus Wasser isolierten
Stämme ganz gleichförmig, sodass eine zuverlässige Basis für eine Be-
schreibung der Zellform anwesend war. Weniger günstig war jedoch der
Zustand bei den „Mist-Spirillenquot;. Hier ist die Variation in der Zellform
oft dermassen gross, dass es schwierig ist bestimmte Angaben darüber zu
machen. Es kommt noch hinzu, dass einige der in Reinkultur gebrachten
Stämme von „Mist-Spirillenquot; bereits nach kürzerer Zeit ihre spiral-
förmige Gestalt verlieren, eine Erscheinung, die auch von Kutscher,
Zettnow und anderen schon beobachtet worden ist.

Die nähere Untersuchung, gemäss den im vorhergehenden Paragraphen
angegebenen Prinzipien, heferte nun eine volle Bestätigung der schon
früher ausgesprochenen Ansicht, dass die isolierten Stämme sich in vier
morphologisch verschiedene Gruppen einteilen liessen.

Gruppe I. Hierzu gehören die Stämme 28, 34, 35, 36, 37, 38, 39,
40, 41, 42, 45, 46, 48 und 49.

In Peptonwasser geimpft nach 24 Stunden bei 30° C stark bewegliche,
ziemhch schwach gewundene Zellen (Abb. 1). Zelldicke 0,8—1 fi.
Länge einer Windung (von Wellenkamm bis Wellenkamm) gemessen
8—9 Breite einer Windung (nbsp;1,5—1,8 [x.

Beweglich mittels polarer Geisseibündel (Abb. 2). Volutin tritt als
Reservestoff auf (Abb. 3). Gram-negativ. Katalase positiv. Nicht sporen-
bildend.

Auf Peptonagar reichlich wachsend, Kolonien rahmfarbig, typisch
gewellt (Abb. 4). Gelatin langsam verflüssigend. Auf Kartoffel hell
orange gelber Wuchs.

Gruppe II, Hierzu gehören die Stämme 1, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 13 14,
15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 24, 25 und 26.

In Peptonwasser nach 24 Stunden bei 30° C stark beweghche Zellen
mit meistens 1/2 bis 1 1/2 Windung (Abb. 5). Zelldicke 0,5
Länge einer Windung 3—3,5 /i. Breite einer Windung 1—1,5 fi. Beweglich
mittels polarer Geisselbündel. Als Reservestoff ist Volutin ein einziges
Mal in der Form sehr kleiner Kügelchen sichtbar. Gram-negativ. Katalase
positiv. Nicht sporenbildend. Auf Peptonagar reichhch wachsend.
Kolonien weiss, bei Älterwerden braunschwarz verfärbend, leicht gefältelt
(Abb. 6). Gelatine nicht verflüssigend. Auf Kartoffel braun-orange-
farbener Wuchs.

Gruppe III. Hierzu gehören nebst den Stämmen 2, 3, 30, 32, 33
und 43 auch zwei in der Sammlung des Laboratoriums für Mikrobiologie
zu Delft untei dem Namen Spirillum tenue eingeschriebene Stämme.

In Peptonwasser nach 24 Stunden bei 30° C gut bewegliche, zierlich
gewundene Zellen mit meistens 1—2 Windungen (Abb. 7). Zelldicke
0,7 fi, Länge einer Windung 4,5—5 Breite einer Windung 1,5—1,8 [x.

Beweglich mittels polarer Geisselbündel. Volutin tritt als Reservestoff
auf. Gram-negativ. Katalase positiv. Nicht sporenbildend. Auf Peptonagar

Spirillum serpens (Müller) Winter.
Stamm 34. Während 24 Stunden in Pepton-
Wasser bei 30° C. kultiviert. Schwach gefärbt
mit Methylenblau.

Abb. 2.
Spirillum serpens.
Stamm 34. Geisseifärbung nach Zettnow.
(Vergr. 1500).

Abb. 4.
Spirillum serpens.
Stamm 34. Kolonie auf Peptonagar nach
24 stündiger Züchtung bei 30° C.

Abb. 5.
Spirillum Itersonii nov. spec.
Stamm 7. Während 24 Stunden in Pepton-
wasser bei 30° C. kultiviert. Schwach gefärbt
mit Methylenblau.

Abb. 6.
Spirillum Itersonii.
Stamm 7. Kolonie auf Peptonagar nach
24 stündiger Züchtung bei 30° C.

Spirillum tenue (Müller) Ehrenberg.
Stamm E III 2.2.2. der Sammlung des Labo-
ratoriums für Mikrobiologie zu Delft. Während
24 Stunden in Peptonwasser bei 30° C.
kultiviert. Schwach gefärbt mit Methylenblau.
(Vergr. 700).

Spirillum undula (Müller) Ehrenberg.
Stamm 11. Während 24 Stunden in Pepton-
wasser bei 30° C. kultiviert. Schwach gefärbt
mit Methylenblau.

Spirillum Kutscheri Migula.
Stamm 57. Kultiviert in Peptonwasser. Schwach
gefärbt mit Methylenblau.

Abb. 10.
Spirillum Kutscheri Migula.
Stamm 50. Dunkelfeld-Aufnahme von leben-
den Zellen.

mässig wachsend. Kolonien weiss, glatt. Gelatine nicht verflüssigend. Auf
Kartoffel hell-brauner Wuchs.

In Peptonwasser nach 24 Stunden bei 30° C ausserordentlich beweg-
liche, schöne breit-spiralförmig gewundene Zellen (Abb. 8). Zelldicke
0,9 fi. Länge einer Windung 6 Breite einer Windung 3 fx.

Beweglich mittels polarer Geisselbündel. Volutin tritt als Reservestoff
auf. Gram-negativ. Katalase positiv. Nicht sporenbildend. Auf Peptonagar
ärmlich wachsend. Kolonien grau-weiss, glatt. Gelatine sehr langsam
verflüssigend. Auf Kartoffel grau-brauner Wuchs.

Bei der Beschreibung dieser Organismen habe ich, wie schon erwähnt,
grosse Schwierigkeiten wegen der auftretenden Variabilität der Zellform
erfahren. Anfänglich schien es mir unmöglich, genauere Angaben über
die Morphologie dieser Spirillen zu machen. Eine mehrmals wiederholte
Untersuchung lehrte jedoch, dass, wenn ich mich auf die Betrachtung der
am häufigsten vertretenen Zellform beschränkte, die Schwankungen sich
zwischen verhältnismässig engen Grenzen bewegten, sodass eine zuver-
lässige Basis für die Beschreibung vorhanden war. Da es sich ausserdem
herausstellte, dass die Grenzwerte für alle Stämme ungefähr die gleichen
waren, war es nicht möglich, bei diesen Organismen mehrere morpholo-
gische Gruppen zu unterscheiden. Wie jedoch aus der unten folgenden
Beschreibung der wichtigsten morphologischen Eigenschaften hervorgeht,
weicht die Gruppe der „Mist-Spirillenquot; deutlich ab von den vier schon
beschriebenen Gruppen der Wasserspirillen.

Gruppe V. Hierzu gehören die Stämme 29, 31, 44, 47, 50, 51, 52, 53,
54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62 und 63.

In Peptonwasser gut bewegliche, schön gewundene Zellen (Abb.
9 und 10). Zelldicke 1,5 ju. Länge einer Windung 10,5—12,5 /j,. Breite
einer Windung 3—4,5 fj..

Es muss hierzu jedoch bemerkt werden, dass alle diese Beobachtungen
kurz nach der Isolierung der Organismen gemacht sind. Es zeigte sich
nämlich, dass bei den „Mist-Spirillenquot; die Neigung besteht, allmählich
ihre Spiralform zu verlieren. Diese Erscheinung kann so weit gehen, dass
fast nur noch stabförmige Zellen angetroffen werden. Zurzeit trifft dies
Z.B. zu für die Stämme 44, 47, 51 und 58.

Beweghch mittels polarer Geisselbündel. Volutin tritt als Reservestoff
auf. Gram-negativ. Katalase positiv. Nicht sporenbildend.

Auf Peptonagar ärmlich wachsend. Die Kolonie zeigte eine gekörnte
Struktur. Gelatine langsam verflüssigend. Auf Kartoffeln nur sehr
beschränktes Wachstum.

Aus den mitgeteilten Anhäufungsversuchen geht ohne weiteres hervor,
dass die isolierten Stämme zu den chemo-heterotrophen Organismen
gehören. Weiter stellte sich alsbald heraus, dass alle Stämme charakteri-
siert waren durch ihren obligat oxydativen Stoffwechsel. Zahlreiche
Versuche lehrten, dass mit Vernachlässigung einer unten näher zu erörtern-
den Ausnahme, der Sauerstoff ein unbedingt notwendiger Faktor zur
Entwicklung der untersuchten Spirillen ist. Impfte ich nämlich die
Stämme in Stöpselflaschen, welche völlig gefüllt waren mit einem Nähr-
medium, das unter aeroben Bedingungen gutes Wachstum ermöglichte,
wie z.B. Peptonwasser, so konnte auch nach längerer Zeit keinerlei Ver-
mehrung der Organismen festgestellt werden.

Ausdrücklich sei bemerkt, dass diese Sachlage sich nicht änderte, wenn
die geimpften Stöpselflaschen nicht im Dunkeln, sondern im Licht-
schranke nach van Niel aufgesteüt wurden. Es ist dies deshalb wichtig,
weil dieses negative Ergebnis einen ausschlaggebenden Unterschied bedeu-
tet zu dem Verhalten der Vertreter der Gattung Rhodospirillum. Hat doch
van Niel schon im Jahre 1925 die grundlegende Beobachtung gemacht,
dass letztgenannte Organismen — und im allgemeinen die Athiorhodaceae
— sich in einem gegebenen einfachen Medium vermehren können, wenn
entweder Sauerstoff oder Licht zutreten kann. Fehlen dagegen beide
Faktoren, dann ist kein Wachstum möghch. Von der Richtigkeit dieser
Beobachtung konnte ich mich bei der Untersuchung einiger Stämme von
Rhodospirillum rubrum ebenfalls überzeugen.

Da Stämme letztgenannter Bakterienart bei Kultur unter aeroben
Bedingungen häufig fast gar keine oder doch nur sehr geringe Pigment-
bildung aufweisen, empfiehlt es sich zweifellos, bei Isoherung neuer
Spirillum-Stzmme dieselben auf die obenangegebene Weise auf ihre
eventuelle Zugehörigkeit zur Gattung Rhodospirillum zu untersuchen.

Wie oben schon angedeutet, gab es in Bezug auf den obligat aeroben
Charakter der Spirillen eine Ausnahme. In Hinblick auf die schon
erwähnte Beobachtung van Itersons, dass in Denitrifikationsanhäufungen,

worin Zellulose als Kohlenstoffquelle benutzt wurde, bisweilen auch
Spirillen auftraten, war es wünschenswert, die isolierten Stämme ebenfalls
auf ihr Denitrifikationsvermögen zu prüfen. Tatsächlich konnte nun fest-
gestellt werden, dass ein Teil der Stämme sich in einem Medium, das
neben 1% Pepton 1% KNOg enthielt, auch unter anaeroben Bedingungen
— d.h. in einer völlig gefüllten Stöpselflasche — gut entwickelte. Mit
Hilfe des GRiESS-RoMYNschen Reagenzes Hessen sich dann leicht reichliche
Quantitäten Nitrit in der Nährflüssigkeit nachweisen. Nur ausnahms-
weise wurde beobachtet, dass die Denitrifikation sogar bis zur Bildung von
gasförmigem Stickstoff weiterschritt. Eine nähere Betrachtung der zur
Denitrifikation befähigten Stämme führte nun zu dem auffaUenden
Ergebnis, dass alle in der morphologischen Gruppe H untergebrachte
Stämme Denitrifikationsvermögen aufwiesen. Dagegen fehlte diese
Eigenschaft bei allen Vertretern der sonstigen Gruppen.

Die Anhäufungsversuche der Mehrzahl der Stämme lassen keinen
Zweifel, dass sie imstande sind, den für ihr Wachstum benötigten Kohlen-
stoff einfachen organischen Salzen zu entnehmen. Ich konnte nun leicht
feststellen, dass dies auch für die aus Heu-Infus und aus Jauche isolierten
Stämme zutraf.

Jedoch stellte es sich bald heraus, dass die verschiedenen geprüften
Salze untereinander keineswegs gleichwertig sind; im Gegenteil zeigte
es sich, dass gerade in dieser Hinsicht bedeutende Unterschiede zwischen
den einzelnen Stämmen vorlagen. Da es angebracht schien, dieses Merk-
mal für die Differenzierung der Stämme zu benutzen, werde ich hierauf
im nächsten Paragraphen näher eingehen.

Bei der IsoHerung ist schon festgestellt worden, dass aUe in Reinkultur
gebrachten Spirillen fähig sind, ihren Stickstoffbedarf mit Hilfe einer
Stickstoff in komplexer Form enthaltenden Substanz, wie Pepton, zu
decken. In welchem Masse sind nun aber diese in Pepton befindlichen
komplexen, stickstoffhaltigen Stoffe ersetzbar durch einfache Verbin-
dungen? Zur Beantwortung dieser Frage wurde eine neue Reihe von
Wachstumsversuchen angestellt. Hierzu wurden die zu untersuchenden
Stämme geimpft in Kulturröhren, die folgendes Standardmedium ent-
hielten: destilliertes Wasser; 0,05% MgS04; 0,05% K2HPO4 und als
KohlenstoffqueUe eine assimiHerbare Kohlenstoffverbindung wie
Ca-Laktat. Diesem Medium wurde als Stickstoffquelle jetzt noch
0,1% von einer der folgenden Verbindungen zugefügt: Asparagin,
4

Harnstoff, NH4CI, KNO3, KNOg. Zur Kontrolle wurde daneben einer
Versuchsreihe gar kein Stickstoff zugefügt.

Es stellte sich nun heraus, dass Asparagin und NH4-Verbindungen für
alle aus Kanalwasser isolierten Stämme eine gleich gute Stickstoffquelle wie
Pepton bilden, dagegen Harnstoff, Nitrat und Nitrit ganz unbrauchbar
sind. Es geht hieraus also u.a. hervor, dass die Zufügung von KNO3 bei
dem gemäss Zettnow bereiteten „Spirillenagarquot; vollständig überflüssig ist.

Es muss ausdrücklich bemerkt werden, dass die Untauglichkeit der
Nitrate zum Aufbau von Zellmaterial sogar für die obenerwähnten
denitrifizierenden Stämme gilt. Ich untersuchte nämhch, inwieweit bei
Impfung dieser Stämme in ein Medium folgender Zusammensetzung:
destilliertes Wasser, 0,05% MgSO^, 0,05% K^HPO^, 1% KNO3 und
1% Ca-Laktat, unter anaeroben Bedingungen Entwicklung eintrat. Das
Ergebnis war jedoch ganz negativ. Auffallenderweise änderte dies sich
völlig, wenn ich die Versuche wiederhohe, nachdem ich dem Medium
auch noch 0,1% NH4CI zugefügt hatte. Unter diesen Bedingungen trat
gutes Wachstum ein, wobei ebenfalls eine Denitrifikation unter Bildung
gasförmigen Stickstoffes beobachtet wurde. Offenbar müssen wir aus
diesen Versuchen schliessen, dass für diese Organismen Nitrate wohl
brauchbar sind zur Oxydation des Dissimilationssubstrates, während
zum Aufbau des Zelleiweisses jedoch der Ammonstickstoff unbedingt
erforderlich scheint. Immerhin ist diese Sachlage sehr merkwürdig, da,
soweit mir bekannt, ein derartiges Verhalten denitrifizierender Bakterien
bis jetzt nicht beschrieben worden ist.

Schliesshch sei noch bemerkt, dass auch die „Mist-SpirUlenquot; sich als
fähig erwiesen, ihren Stickstoffbedarf aus NH4-Verbindungen zu decken.

Mehrere Versuche, welche bezüglich des Einflusses der Azidität auf
das Wachstum angestellt wurden, lehrten, dass im allgemeinen die
Entwicklung der Spirillen an eine neutrale bis schwach alkaUsche Reaktion
gebunden ist. Für die aus Wasser isolierten Stämme liegt das optimale pH
bei etwa 7,4; die „Mist-Spirillenquot; dagegen sind etwas mehr alkalischen
Verhältnissen angepasst. Das optimale pH variierte hierbei zwischen
7,5 und 8,0.

Beim Gebrauch von Phosphat und Ca-Salze organischer Säuren
enthaltenden Medien soll man stets darauf achten, dass während der
Sterilisation eine Verschiebung des pH nach der sauren Seite dadurch
stattfindet, dass durch Bildung und Präzipitation des tertiären Ca-Phospha-

tes ein Teil der organischen Säuren frei wird. (Vergl.: Groenewege,
1921). Eine Kontrolle und etwaige Regulierung durch Zufügen von etwas
Alkali soll deshalb immer geschehen.

Andererseits darf nicht ausser Betracht gelassen werden, dass in
derartigen Medien der Abbau der Säuren durch den Organismus zu
einer erhöhten Alkalität führt, sodass man gut daran tut, mit einem
verhältnismässig niedrigen pH (z.B. 7,0) anzufangen.

Es ergab sich, dass die optimale Temperatur für das Wachstum aller
untersuchten Spirillen in der Nähe von 35° C liegt. Alle Wachstums-
versuche fanden jedoch bequemlichkeitshalber bei 30° C statt, weil
ein auf diese Temperatur eingestellter grösserer Thermostatenraum zur
Verfügung stand.

§ 5. VERWENDBARKEIT VERSCHIEDENER EINFACHER VERBINDUN-
GEN ALS EINZIGER KOHLENSTOFFQUELLE.

Wie schon im vorigen Paragraphen bemerkt wurde, stellte es sich bei
der vorläufigen Untersuchung verschiedener Verbindungen um als
einzige Kohlenstoffquelle für die Spirillen zu fungieren, bald heraus,
dass in dieser Hinsicht beträchtliche Unterschiede zwischen den einzelnen
Stämmen existierten. Dies veranlasste mich, diesen Punkt etwas gründ-
licher zu untersuchen.

Ich benutzte hierbei die folgende Methode. Einem Nährmedium, das
zusammengesetzt war aus destilliertem Wasser, 0,05% MgS04, 0,05%
K2HPO4 und 0,1% NH4CI, wurde 0,2—1% der zu untersuchenden
Verbindungen zugefügt. Es wurden hierzu die reinsten käuflich erhält-
lichen Präparate (meistens von Merck oder Kahlbaum) verwendet. Die
auf diese Weise erhaltenen Medien wurden dann in Kulturröhren sterili-
siert. Die Reaktion des Mediums wurde immer nach der Sterilisation
kontrolliert und wenn nötig korrigiert. Hierauf wurde eine Reihe dieser
Medien mit einer kleinen Menge Zellen einer Reinkultur geimpft. Jede
Reihe umfasste auch immer ein Kontroll-Rohr, das dasselbe Standard-
medium, jedoch ohne Kohlenstoffverbindung enthielt.

Nach Aufbewahren in einem Brutschranke während einer Woche bei
30° C wurde untersucht, inwieweit in den einzelnen Röhrchen Wachstum
eingetreten war. Dies liess sich immer leicht feststellen, weil eine einiger-
massen erhebliche Vermehrung sich durch eine deutliche Trübung des
Mediums verriet. Daneben wurde durch eine mikroskopische Prüfung
festgestellt, ob in einem Röhrchen mit getrübtem Medium die Zellen sich

tatsächlich in gutem Zustande, d.h. in aktiver Bewegung, befänden. Die
charakteristische Zellform der Spirillen erlaubte ausserdem mit Sicherheit
festzustellen, dass keine zufälligen Infektionen stattgefunden hatten.

Vorläufige, auf diese Weise angestellte Wachstumsversuche lehrten
nun, dass im Gegensatz zu den meisten organischen Säuren nahezu alle
Kohlenhydrate nicht geeignet waren, um als einzige Kohlenstoffquelle
für das Wachstum der untersuchten Stämme zu dienen. Obgleich dieses
Verhalten im allgemeinen in Übereinstimmung zu sein schien mit der
schon von einigen früheren Untersuchern geäusserten Vermutung, dass die
Spirillen, was ihr Kohlenstoffbedürfnis anbelangt, auf die Verarbeitung
organischer Säuren angewiesen sind, so war dieses Ergebnis für die zwei
zu der morphologischen Gruppe III gehörenden Stämme von Spirillum
tenue eine sehr bemerkenswerte Tatsache. Hat doch den Dooren de Jong
aus seinen Versuchen über die Minerahsation organischer Verbindungen
— wobei er einen der obengenannten Spirillum tenue-Stämmc einbezog —
geschlossen, dass dieser Organismus fähig ist, eine grosse Anzahl verschie-
dener Kohlenhydrate zum Aufbau seines Zellmaterials zu verwenden !

Die Ergebnisse den Dooren de Jongs standen also im schroffen Gegensatz
zu den von mir erzielten. Es war mir anfänglich nicht möglich, eine
befriedigende Erklärung für diese merkwürdige Tatsache zu finden,
um so mehr als wiederhohe Versuche dasselbe negative Resultat ergaben.
Die folgende bei den Wachstumsversuchen gemachte Beobachtung führte
jedoch schliesslich zu der Lösung des Rätsels.

Es war mir nämlich aufgefallen, wie sehr es für die Wachstumsversuche,
bei denen organische Säuren als Kohlenstoffquelle fungierten, ausschlag-
gebend war, die Ca-Salze und nicht z.B. die Na-Salze dieser Säuren zu
verwenden. Während bei Benutzung des Ca-Salzes einer assimiherbaren
organischen Säure immer ein positives Ergebnis erzielt wurde, trat bei
Verwendung des entsprechenden Na-Salzes gar kein oder nur sehr
beschränktes Wachstum ein. Diese Tatsache traf für alle assimiherbaren
Säuren zu und war so auffallend, dass zweifellos eine fördernde Wirkung
des Calciums auf das Wachstum angenommen werden konnte.

Wie muss man sich jedoch diese fördernde Wirkung des Calciums
denken? Es sind hierbei mehrere Erklärungsweisen möglich. Einerseits
ist es denkbar, dass es sich um ein absolutes Bedürfnis der Spirillen an
diesem Element handelt. Gegen diese Annahme spricht aber, dass zur
Deckung eines solchen Bedürfnisses wohl sehr kleine Quantitäten genügen
würden, welche zweifellos unter den Bedingungen meiner Wachstums-
versuche als Verunreinigungen im Medium anwesend waren.

Es gibt jedoch auch eine andere Möglichkeit, nämlich, dass das Calcium
für die im Medium auftretenden lonengleichgewichte von Bedeutung ist,
wobei besonders an den, speziell in den letzten Jahren bei verschiedenen
Zellarten zutage getretenen Antagonismus zwischen den Elementen
Calcium und Magnesium gedacht werden muss. Von Rippel und Stoess
(1932) ist eine Übersicht über die Bedeutung dieses Antagonismus für
die Entwicklung von Mikroorganismen gegeben worden. Neuerdings ist
auch noch von Kingma Boltjes (1934) ganz eindeutig die fördernde
Wirkung des Calciums auf die Nitrifikation bei Anwesenheit von Magne-
siumkarbonat im Medium nachgewiesen worden. Es fällt in diesem Zusam-
menhang auf, dass den Dooren de Jong für seine — allerdings mit
Leitungswasser hergestellten — Nährböden einen speziellen Zusatz von
Magnesiumverbindungen unterlässt.

Unabhängig davon ob die fördernde Wirkung des Calciums auf das
Wachstum tatsächlich dem Antagonismus zwischen den Elementen Cal-
cium und Magnesium zuzuschreiben ist, liess sich auf Grund des Vor-
hergehenden erwarten, dass auch mit Kohlenhydraten Wachstum auf-
treten würde, falls man dem obengenannten Medium noch 0,05%
CaClj zusetzen würde.

Die auf diese Weise angestellten Wachstumsversuche führten nun für
eine Anzahl Stämme, unter welchen auch Spirillum tenue, zu dem Ergeb-
nis, dass jetzt tatsächlich mehrere Kohlenhydrate als Wachstumssubstrat
geeignet waren. Es muss allerdings bemerkt werden, dass im allgemeinen
das Wachstum in diesen Medien beträchtlich geringer war als in den
Medien, welche eine assimilierbare organische Säure als Kohlenstoffquelle
enthielten. Auch traten in den kohlenhydrathaltigen Medien öfters zahl-
reiche abnorme Zellformen auf.

Es erübrigt sich hier, die mit den einzelnen Stämmen erhaltenen
Resultate ausführlich wiederzugeben. Die Untersuchung führte zu dem
sehr bemerkenswerten Ergebnis, dass die aus Wasser isolierten Stämme
sich auf Grund ihres Verhaltens den verschiedenen Substraten gegenüber
in vier Gruppen aufteilen Hessen, und zwar ergab es sich, dass diese vier
Gruppen sich genau mit den in § 3 aufgestellten morphologischen Gruppen
deckten. Diese hundertprozentige Korrelation zwischen den morpho-
logischen und den physiologischen Eigenschaften ist zweifellos sehr
beachtenswert.

Unter diesen Umständen kann ich mich darauf beschränken, das
Ergebnis der zahlreichen Wachstumsversuche in untenstehender Tabelle 1
kurz zusammenzufassen.

Wenn wir die Tabelle näher betrachten, fällt wohl in erster Linie auf,
wie sehr die untersuchten Spirillen für ihr Wachstum auf die Verarbeitung
verschiedenartiger organischer Säuren eingerichtet sind. Neben Essigsäure
sind auch Milch-, Äpfel-, Bernstein- und Brenztraubensäure für alle
Stämme ohne Ausnahme sehr geeignete Wachstumssubstrate. Von
bestimmten Gruppen werden ausserdem noch Propionsäure, Buttersäure,
Fumarsäure und Zitronensäure verarbeitet.

Daneben sind nur die Gruppen II und III imstande, eine Anzahl
Kohlenhydrate und Glycerin als Wachstumssubstrat zu verwenden,
während auch Aethyl-, Propyl- und Butylalkohol von den Gruppen II
und IV verbraucht werden. Es zeigt sich also bei einem Vergleich, dass
die Gruppen in ihrem Vermögen organische Verbindungen als Wachs-
tumssubstrat zu benutzen Unterschiede aufweisen. So kann die Gruppe II
sehr verschiedenartige organische Verbindungen angreifen, während
andererseits die Gruppe I sich ganz und gar auf die organischen Säuren
beschränkt.

Nur ganz im kurzen möchte ich schhesslich noch etwas mitteilen über
die Eigenschaften der „Mist-Spirillenquot;. Im allgemeinen zeigte es sich,
dass diese Stämme in den obengenannten einfachen synthetischen Medien
nicht wuchsen. Ein einziges Mal habe ich jedoch positives Wachstum
beobachtet in Standardmedium mit 1% Na-Pyruvat, und auch mit
Na-Malat wurde einmal eine Vermehrung erhalten. Jedoch waren diese
Versuche schlecht reproduzierbar.

Nachdem in den vorigen Paragraphen die wichtigsten morphologischen
und physiologischen Eigenschaften der isolierten Stämme beschrieben
worden sind, können wir jetzt die Arten charakterisieren, welche auf
Grund der festgestellten Eigenschaften unterschieden werden sollen.

Es ist dies eine leichte Aufgabe, weil wir schon gesehen haben, dass alle
aus Wasser isolierten Stämme sich auf Grund ihrer morphologischen
Merkmale mit hinreichender Sicherheit in vier Gruppen zerlegen lassen,
wobei sich dann ausserdem ergeben hat, dass diese Einteilung streng
korreliert mit den beobachteten physiologischen Unterschieden.

Mit Hinblick hierauf ist est bis auf weiteres völlig gerechtfertigt, diese
verschiedenen Gruppen als gesonderte Arten zu betrachten, und es fragt
sich daher nur, inwieweit diese Arten mit bestimmten früher beschrie-
benen zu identifizieren sind.

Die Beantwortung der letzteren Frage ist mit erheblichen Schwierig-
keiten verknüpft.

Einerseits hat die vollständige Vernachlässigung der physiologischen
Eigenschaften durch die älteren Autoren dazu geführt, dass häufig ver-
schiedene, in morphologischer Hinsicht einander einigermassen ähnliche
Organismen zu ein und derselben Art gerechnet wurden, obgleich jetzt
auf Grund der oekologischen Verhältnisse wohl mit Sicherheit gesagt
werden kann, dass hier physiologisch sehr verschiedene Organismen
vorlagen. Als Beispiel möge hier erwähnt werden, dass der von Kutscher
(1895a) unter dem Namen Spirillum volutans beschriebene und aus Mist
isolierte Organismus zweifellos — wie schon von Migula (1897—1900)
bemerkt worden ist — gänzlich von der ursprünglich von Ehrenberg
in Pflanzeninfusen beobachteten und von ihm zuerst als Spirillum volutans
beschriebenen Art abweicht.

Andererseits sind die an Hand der Rohkulturen oder in einzelnen
Fällen mit Hilfe von Reinkulturen gegebenen Beschreibungen im allge-
meinen so mangelhaft, dass es nahezu unmöglich ist, auf Grund davon
zu einer Identifizierung zu gelangen.

Obgleich es daher meines Erachtens ausgeschlossen ist, dass man jemals
die ursprünghchen von Ehrenberg und von Cohn beschriebenen Arten
mit voller Gewissheit erkennen wird, schien es mir dennoch empfehlens-
wert, eine neue Systematik der Gattung Spirillum in möglichst engem
Anschluss an die Ergebnisse früherer Untersucher durchzuführen und
wo dies nur möglich schien, die alten allgemein angewandten Artnamen
beizubehalten.

Nach diesen Gesichtspunkten lässt sich zu den verschiedenen Gruppen
von aus Wasser isolierten Spirillen folgendes bemerken:

Gruppe L Die im § 3 mitgeteilten morphologischen Eigenschaften der
zu dieser Gruppe gehörenden Stämme veranlassen dazu, diese Organismen
mit Spirillum serpens (Cohn) Migula zu identifizieren. Die von Cohn
gegebene Abbildung dieses Organismus zeigt sehr charakteristisch die
gleichen, schwach gewundenen Zellen. Die CoHNSche Diagnose dieser
Art soll dann jetzt in der Weise erweitert werden, dass die in Tabelle I
für Gruppe I angegebenen physiologischen Eigenschaften darin aufge-
nommen werden.

Gruppe IL Dieses, wie im § 3 angegeben, sehr kleine Spirillum lässt
sich nach seinen morphologischen Eigenschaften mit keiner der früher
beschriebenen Arten identifizieren. Dagegen sind die Stämme sehr scharf
charakterisiert durch das im § 4 besprochene Denitrifikationsvermögen.

Da das Vorkommen eines derartigen Vermögens bei Spirillum-Atten
zuerst von van Iterson (1902) entdeckt worden ist und die betreffenden
Stämme auch in sonstiger Hinsicht gut mit dem von van Iterson isolierten
aber nicht benannten Organismus übereinstimmen, möchte ich für diese
Art den Namen Spirillum Itersonii vorschlagen.

Gruppe III. Die im § 3 mitgeteilten morphologischen Eigenschaften
stimmen in befriedigender Weise überein mit denjenigen von Spirillum
tenue Ehrenberg, wie diese von Cohn näher angegeben sind. Es scheint
daher erlaubt, die Vertreter dieser Gruppe zu dieser Art zu rechnen. Auch
die zwei in der Sammlung des Laboratoriums für Mikrobiologie zu Delft
schon früher als Spirillum tenue charakterisierten Stämme gehören zu
dieser Gruppe. Die Diagnose von Spirillum tenue soll dann durch die in
Tabelle I für die Gruppe III gegebenen physiologischen Eigenschaften
erweitert werden.

Gruppe IV. Dieses schöne, breit-spiralförmig gewundene Spirillum
zeigt auf Grund seiner im § 3 näher mitgeteilten morphologischen Eigen-
schaften eine befriedigende Übereinstimmung mit Spirillum undula
(Müller) Ehrenberg, wie diese Art näher von Cohn charakterisiert worden
ist. Da sowohl die von Ehrenberg als von Cohn studierten Organismen
aus mit Oberflächenwasser hergestellten vegetabilischen Infusen stamm-
ten, spricht nichts gegen eine Identifizierung der von mir zu dieser
Gruppe gerechneten Stämme mit der genannten Art. Die Diagnose
dieser Art soll dann wieder durch die in Tabelle I für die Gruppe IV
gegebenen physiologischen Eigenschaften erweitert werden.

Was schliesslich die aus den Mistanhäufungen isolierten Spirillen
anbelangt, so kann ich darüber auf Grund des schon erwähnten vor-
läufigen Charakters meiner Beobachtungen nur mit grosser Vorsicht
urteilen. Immerhin lässt sich dazu folgendes bemerken.

Die bei der Isolierung der „Mist-Stämmequot; gemachten Erfahrungen
lassen keinen Zweifel, dass die in Mistanhäufungen auftretenden Spirillen
in physiologischer Hinsicht beträchtlich von den obenerwähnten Arten
abweichen. Dagegen sind sie wahrscheinlich identisch mit den von
Kutscher aus ähnlichen Anhäufungen isolierten Stämmen. Kutscher
selber ist nun geneigt, seine Stämme mit verschiedenen früher von
Ehrenberg und Cohn beschriebenen Arten, worunter Spirillum undula
und Spirillum tenue, zu identifizieren. Auf Grund der vorhandenen
physiologischen Eigenschaften scheint mir dies nicht zulässig: die Nah-
rungsbedürfnisse der „Mist-Spirillenquot; sind doch wesentlich abweichend
von denjenigen der oben näher präzisierten Arten, Wie schon bemerkt

wurde, gelten diese Überlegungen ebenfalls für das von Kutscher
berichtete, vermeintliche Vorkommen von Spirillum volutans in den von
ihm hergestelhen Mistanhäufungen. Jedenfalls ist Spirillum volutans von
Ehrenberg auf Grund seiner grossen Dimensionen mit genügender
Schärfe charakterisiert worden, um mit Sicherheit sagen zu können, dass
die von mir aus Mist isolierten Stämme nicht mit Spirillum volutans
identifiziert werden dürfen.

Solange nicht festgestellt ist, dass auch unter den von mir isoherten
„Mist-Spirillenquot; Stämme vorkommen, welche genügende Unterschiede
aufweisen um eine Artdifferenzierung zu rechtfertigen, ist es angebracht,
diese Spirillen zu einer einzigen Art zusammenzufassen.

Auf Grund der Übereinstimmung der Zelldimensionen mit denjenigen
eines von Kutscher aus Jauche isoherten Stammes, für welchen Migula
schon den Namen Spirillum Kutscheri vorgeschlagen hat, scheint mir
dieser Name auch für die von mir isolierten „Mist-Spirillenquot; geeignet.

Hier möchte ich zuerst eine kurze Übersicht geben über die wichtigsten
Merkmale der Gattung Spirillum. Die im vorigen Kapitel wiedergegebene
Untersuchung der zahlreichen isolierten Spirillenstämme hat gelehrt,
dass diese in mehreren Punkten übereinstimmen. Sie bestehen alle aus
spiralförmig gewundenen starren Zellen, welche mittels polarer Geissel-
bündel beweglich sind.

Für diese, sowie für alle weiteren, unten zu besprechenden Merkmale
erhebt sich nun die Frage, inwieweit sie auch bei allen sonstigen Arten
der Gattung angetroffen werden. Was die polaren Geisselbündel anbe-
langt, so ist mir beim Studium der einschlägigen Literatur nur eine
gegenteilige Angabe bekannt geworden. Dimitroff (1926) gibt nämhch
an, dass das von ihm isolierte Spirillum virginianum nur eine polare
Geissei an jedem Zellende besitze. Ich war jedoch in der Lage, die
Richtigkeit dieser Angabe an einen von der „American Type Culture
Collectionquot; zu Chicago freundhchst zur Verfügung gestellten, von
Dimitroff selbst herrührenden Stamm nachzuprüfen. Es zeigte sich nun,
dass auch dieser Organismus, welcher inzwischen zwar ganz stabförmig
geworden war, im Besitze deutlicher bipolarer Geisselbündel war. Es sei
hierzu bemerkt, dass ich immer die von Maneval (1929) empfohlene
Beizmethode benutzte, der eine Färbung mit Silbernitrat-Diaethylamin
nach Zettnow folgte. Es scheint daher wohl sicher, dass Dimitroffs
Angabe auf eine ungenügende Methodik zurückzuführen ist.

Ein weiterer Punkt, in dem alle untersuchten Spirillenstämme überein-
stimmten, war das negative Ergebnis der Färbung nach Gram. Es ist nun
in hohem Grade merkwürdig, dass bezüglich der Gram-Färbbarkeit der
Spirillum-Kvte.n fast gar keine Angaben in der Literatur vorliegen. Wenn
man davon absieht, dass Lehmann und Neumann (1927) in der Diagnose
der Familie der Spirillaceae beiläufig die Gram-Negativität erwähnen
(und im Gegensatz hierzu angeben, dass Spirillum [Rhodospirillum])
rubrum Gram-positiv ist!) findet man nur eine einzige Aussage über

diesen Punkt, nämlich in Bergeys Manual of Determinative Bacteriology
(4th Ed. 1934). Überraschenderweise ist dort für alle Spirillum-Arten aus-
drücklich vermeldet, dass sie Gram-positiv seien. Welcher Quelle diese
Angaben in dem genannten Kompilationswerke entnommen sind, lässt
sich nicht entscheiden. Die bei den verschiedenen Arten angegebene
Literatur habe ich vergeblich darauf nachgeprüft.

Bis auf weiteres bin ich daher geneigt, den BERGEYschen Angaben
bezüglich der Gram-Färbbarkeit allen Wert abzusprechen und dies um
so mehr, als Bergey auch Spirillum virginianum als Gram-positiv kenn-
zeichnet, während doch Dimitroff das Gegenteil ausdrücklich angibt.
Doch ist Dimitroffs Abhandlung die einzige von Bergey für Spirillum
virginianum angegebene Literaturquelle.

Beiläufig sei noch erwähnt, dass ich auch Rhodospirillum rubrum Gram-
negativ befunden habe; zu demselben Ergebnis kam laut schriftlicher
Mitteilung auch Herr Professor Kapsenberg zu Groningen.

Es ist wohl fast überflüssig hier mitzuteilen, dass all meine Angaben
über die Gram- Färbung sich auf Beobachtungen stützen, welche ständig
an anderen Gram-positiven und Gram-negativen Organismen kontrolliert
wurden. Ich bin deshalb geneigt, die Gram-Negativität als ein allgemeines
Merkmal der Vertreter der Gattung Spirillum zu betrachten.

Alle untersuchten Stämme waren weiter charakterisiert durch die
Unfähigkeit zur Sporenbildung. Ein einziges Mal wurde bei oberfläch-
licher Betrachtung wohl der Anschein des Gegenteils erweckt; eine nähere
Prüfung gab mir jedoch die Überzeugung, dass es sich in diesen Fällen
immer um verendete oder krankhafte Zellen handelte, wobei das Proto-
plasma sich zu etwas stärker lichtbrechenden Körperchen abgerundet hatte.

Es scheint mir, dass die hier und da in der Literatur vorkommenden
Angaben über Sporenbildung bei Spirillum-Arten ebenfalls mit grosser
Reserve betrachtet werden müssen. Es bleibt allerdings möglich, dass
sporenbildende Spirillen existieren; falls dies zutreffen würde, würde es
sich jedoch m.E. empfehlen, solche in einer gesonderten Gattung (Sporo-
spirillum!) unterzubringen.

Schliesslich ist hier noch zu erwähnen, dass mit der einzigen Ausnahme
von Spirillum virginianum alle von mir untersuchten Spirillen-Stämme
unter günstigen Nahrungsbedingungen Volutin enthielten, wie mit Hilfe
der von Arthur Meyer (1901) angegebenen Färbungsmethode mit
Methylenblau leicht nachgewiesen werden konnte. Das Vorkommen
dieses Reservestoffes ist also keineswegs, wie vielfach angenommen wird,
auf Spirillum volutans beschränkt.

Auf Grund des Vorhergehenden scheint es angebracht, die Gattungs-
diagnose folgenderweise zu formulieren:

„Spiralförmig gewundene, starre Zellen, welche beweglich sind mittels
bipolarer Geisseibündel. Das Vermögen zur Endosporenbildung fehlt.
Gram-negativ. Katalase positiv. Chemo-heterotroph; oxydieren ver-
schiedene organische Substanzen, vorzugsweise Salze organischer Säuren.
Im allgemeinen tritt Volutin als Reservestoff aufquot;.

Bevor ich zu einer Besprechung der Arten, welche sich m.E. in der
Gattung Spirillum zurzeit mit genügender Schärfe unterscheiden lassen,
übergehe, mögen hier noch einige allgemeine Bemerkungen gemacht
werden.

In der Systematik der Bakterien lassen sich zweierlei Tendenzen unter-
scheiden. Es gibt mehrere Forscher, deren Bestreben darauf gerichtet ist,
die Unterschiede zwischen den einzelnen Stämmen in der Weise zu
betonen, dass sie schon auf Grund geringfügiger Unterschiede zur Auf-
stellung neuer Arten übergehen. Häufig wird dabei übersehen, dass die
beobachteten Abweichungen mehr oder weniger von abnormalen, meistens
schwer reproduzierbaren Umständen bedingt werden. Eine spätere Unter-
scheidung der aufgestellten Arten wird dadurch nicht selten völlig un-
möglich. Charakteristische Beispiele hierfür findet man in Bergeys
Manual of Determinative Bacteriology, worin eine grosse Zahl der ange-
führten Arten nicht wiederzuerkennen ist.

Demgegenüber möchte ich mich denjenigen Forschern anschliessen,
welche die Anzahl der in einer scharf begrenzten Gattung zu unter-
scheidenden Arten auf ein Minimum zu beschränken wünschen, aber
dabei die Arttrennung so formulieren, dass eine Nachprüfung durch
spätere Untersucher immer gut durchzuführen ist. Es muss zugegeben
werden, dass bei einem derartigen Vorgehen zweifellos Stämme in eine
Art zusammengefasst werden können, bei denen sich später wesentliche
Unterschiede ergeben. Falls jedoch ein tieferes Studium dieser Organismen
Zu einer derartigen Einsicht führt, wird man immer noch in der Lage sein,
eine Trennung der Art in zwei oder mehr neue Arten durchzuführen.

Die folgenden Ausführungen sind in diesem Sinne abgefasst worden,
und zwar in Übereinstimmung mit der Aussage van Niels (1929 S. 74):

der Biologen mehr lohnen, als es jene planlosen Studien tun, die nur
ermüdende Listen neuer Genera und Spezies bringen, deren Bedeutung
mehr als fraglich ist, und die in den allermeisten Fällen nichts weiter
besagen, als dass wieder einmal Organismen konstatiert wurden, welche
augenscheinlich mit keinem der schon vorher beschriebenen genau
identifiziert werden konnten.quot;

In der rezentesten, mir bekannten, zusammenfassenden systematischen
Übersicht der Gattung Spirillum, welche in der neuesten Auflage von
Bergey's Manual of Determinative Bacteriology (4th Ed., 1934) zu
finden ist, werden die folgenden Arten unterschieden:

Es kann nicht genügend betont werden, dass diese Zusammenfassung
sehr unvollständig und in hohem Grade unzuverlässig ist. Es ist nicht zu
rechtfertigen, dass häufig in der Literatur vermeldete Arten wie z.B.
Spirillum tenue Ehrenberg und Spirillum minus Carter (der Erreger der
Rattenbisskrankheit) völlig unerwähnt bleiben. Was die angeführten Arten
anbelangt, muss man in Betracht ziehen, dass die Beschreibung von
Spirillum undula, Spirillum volutans und Spirillum serpens offenbar
grösstenteils den Angaben Kutschers entnommen ist, obwohl merk-
würdigerweise die Abhandlung dieses Autors nicht genannt wird. Da
nun schon Migula (1897—1900) hervorgehoben hat, dass Kutscher
mit Unrecht ein von ihm aus Jauche isoliertes Spirillum mit Spirillum
volutans identifiziert hat, und die Identifizierung auch für die von
Kutscher als Spirillum undula und Spirillum serpens angedeuteten Arten
höchst unsicher ist, ist es ohne weiteres klar, dass die bergev'schen
Artdiagnosen vöüig unannehmlich sind.

Es kommt noch hinzu, dass Spirillum rubrum von der Liste gestrichen
werden soll, weil es sich hierbei um ein Rhodospirillum (Athiorhodaceae)
handelt, eine Ansicht, mit der Bergey et al. übrigens ganz einverstanden
sind, da sie weiter in ihrem Buche auch ein Rhodospirillum rubrum (Syn.:
Spirillum rubrum Esmarch!) anführen.

Angesichts der Tatsache, dass die BERGEYsche Übersicht völlig un-
brauchbar ist, scheint es mir erwünscht, hier eine Zusammenstellung
von allen Spirillum-kttzn zu geben, welche ich ausser den von mir selbst

isolierten, im vorigen Kapitel beschriebenen Arten in der Literatur angetrof-
fen habe. Der grössere Teil dieser Angaben ist den älteren Zusammenfas-
sungen von Migula und von Lehmann und Neumann (1927) entnommen.

Wie ich schon in der Literaturübersicht erörtert habe, ist es nun für
eine Anzahl der oben angeführten Arten sicher, dass sie keineswegs zur
Gattung Spirillum gehören. So gilt für Spirillum terrigenum (Günther)
Migula, Spirillum coprophilum Migula und Spirillum mobile Migula, dass
Migula sie in seinem „System der Bakterienquot; ohne jegliche Begründung
in die Gattung Spirillum einteilt, obgleich diese Organismen von ihren
Entdeckern (Günther bzw. Kutscher) immer als Vibrio angedeutet
worden sind. Aus den von Migula selbst gegebenen Beschreibungen und
Abbildungen geht die Richtigkeit der ursprünglichen Auffassung deutlich
hervor. Zu demselben Schluss kommt man nach dem Studium der
Literatur betreffs Spirillum parvum von Esmarch (Vergl. Zettnow, 1916)
und Spirillum fetes Smith (Vergl. Smith 1921).

Weiter soll Spirillum sputigenum auf Grund der einseitig lateralen
Anheftung der Geissein zur Gattung Selenemonas gerechnet werden
(Vergl. hierzu Dobell, 1932).

Für Spirillum amyliferum van Tieghem, Spirillum sporiferum Migula
und Spirillum endoparagogicum Sorokin (Vergl. hierzu Migula 1897—1900)
findet man angegeben, dass sie imstande sind, Sporen zu bilden. Es
scheint, wie schon gesagt, angebracht, diese Angaben vorläufig mit
grosser Reserve zu betrachten. Es handelt sich hierbei nämlich um in-
zidentell gemachte Beobachtungen, welche einer näheren Bestätigung
bedürfen. Da die Beschreibung dieser Arten im allgemeinen sehr mangel-
haft ist, können sie bis auf weiteres nicht anerkannt werden. Falls das
Vorhandensein des Sporenbildungsvermögens bestätigt würde, empfiehlt
es sich ausserdem, für diese Arten die neue Gattung Sporospirillum einzu-
führen.

Wie schon aus der Besprechung der Arbeit von Schröder (1932)
hervorgegangen, ist es zum mindesten sehr zweifelhaft, ob Spirillum
lipoferum Beijerinck zur Gattung Spirillum gehört. Ich habe diese Frage
durch eine Untersuchung einiger Stämme von Spirillum lipoferum, welche
nach den Angaben Beijerincks aus Gartenerde und aus Kanalwasser
isoliert wurden, ebenfalls noch näher untersucht. Es zeigte sich nun, dass
diese Organismen tatsächlich fast immer als stabförmige oder schwach
gebogene Zellen vorkommen. Nur ausnahmsweise beobachtete ich Zellen
mit einigen Windungen. Immerhin wurde zuweilen durch die eigen-
tümlich schlängelnde, hin und her zuckende Bewegung der Organismen,
besonders wenn sie in Medien gewachsen waren, welche neben Pepton
Ca-Laktat oder Ca-Malat enthielten, der Eindruck erweckt, dass man es
mit Spirillen zu tun hatte. Eine mikroskopische Untersuchung der
fixierten und gefärbten Präparate lehrte aber, dass es sich immer um kurze
gebogene Zellen handelte und nur dadurch der Anschein gewundener
Zellen geweckt wurde, dass die jungen Zellen sich bei der Zellteilung noch
nicht voneinander gelöst hatten. Es zeigte sich weiter, dass Spirillum
lipoferum auch nur eine polare Geissei hat, was ebenfalls einen Unter-
schied zu den eigentlichen Spirillum-Arten bedeutet.

Es wird also deutlich sein, dass Spirillum lipoferum nicht der Gattung
Spirillum zugehört. Zu demselben Schluss kam auch Bergey in seinem
häufig zitierten Buche „Manual of Determinative Bacteriologyquot;. Selbst-
verständlich ist es jedoch völlig unzulässig, diesen Organismus in der
Gattung Chromatium unterzubringen, wie es Bergey getan hat. Es
besteht doch ein ungeheuer grosser Unterschied zwischen dem genannten
farblosen, chemo-heterotrophen Organismus und den purpurnen photo-
autotrophen Chromatien!

deutlich ausgeprägt ist, scheint es mir dennoch angebracht, diesen Orga-
nismus in die Gattung Vibrio einzuordnen.

Was die weiteren angeführten Spirillum-Kxttn anbelangt, so besteht
keine Veranlassung, ihre Spirillennatur anzuzweifeln. Immerhin lässt
sich zu diesen Arten folgendes bemerken.

Das von Kitasato (1889) nur einmal beobachtete und isolierte Spirillum
concentricum Kitasato ist von diesem Autor nicht genügend charakterisiert
worden, um eine Unterscheidung von Spirillum tenue zu ermöglichen und
wird daher als gesonderte Art hinfällig.

Spirillum tenerrinum Lehmann et Neumann ist unbedingt nur ein
Synonym für Spirillum subtilissimum Migula. Die Beschreibung dieses
nur von Kutscher beiläufig studierten Organismus ist ebenfalls zu un-
vollständig, um eine Wiedererkennung zu erlauben. Genau dasselbe gilt
für Spirillum giganteum Migula. Beide letztgenannten Arten sind ebenfalls
aus der Literatur zu streichen.

Was Spirillum rugula (Müller) Migula anbelangt, so ist eine Identifi-
zierung mit einer der anderen Spirillum-Avtzn nicht mit Sicherheit
durchzuführen. Jedoch bekommt man den Eindruck, dass die späteren
Autoren Cohn, Koch und Bonhoff nicht immer denselben Organismus
mit diesem Namen bezeichnet haben. Diese Art soll daher m.E. als
species dubia betrachtet werden.

Dagegen ist die Beschreibung von Spirillum volutans Ehbg genügend
vollständig, um einerseits eine Abgrenzung von den von mir beschrie-
benen Arten durchführen zu können und andererseits eine Wiederer-
kennung zu erlauben. Diese Art soll daher zweifellos beibehalten werden.
Spirillum volutans scheint, wie auch schon von Migula erwähnt wurde,
ziemlich selten zu sein. Wie schon erwähnt, habe ich diesen Organismus,
tatsächlich einen Riesen unter den Spirillen, nur einmal in einer Ca-
Laktat-Anhäufung mit Grabenwasser beobachtet. Die Reinkultur gelang
mir aber nicht.

Was Spirillum virginianum Dimitroff betrifft, so könnte man geneigt
sein, diese Art auf Grund ihrer morphologischen Eigenschaften mit
Spirillum tenue Ehbg zu identifizieren. Die von mir vorgenommene
Untersuchung der Nahrungsbedürfnisse des aus Chicago erhaltenen, in
letzter Instanz von Dimitroff selbst herrührenden Stammes hat mir
jedoch die Überzeugung gegeben, dass beide Arten wesentlich verschieden
sind. Es zeigte sich nämlich, dass Spirillum virginianum was die Wachs-
tumssubstrate anbelangt sehr wählerisch ist. Von den zahlreichen unter-
suchten Verbindungen waren nur Laktate und Zitrate geeignet. Es
5

kommt noch hinzu, dass diese Art, im Gegensatz zu Spirillum tenue, die
Gelatine stark verflüssigt. Auch Spirillum virginianum soll daher als
gesonderte Art beibehalten werden.

Dasselbe gilt für die in späteren Jahren von den medizinischen Bakterio-
logen ausführlich studierte Art Spirillum minus Carter. Schon das Merkmal
der merkwürdig gedrungenen Zellform dieser Art genügt, um eine
Identifizierung mit den anderen besprochenen Arten völlig auszuschlies-
sen. In diesem Zusammenhang ist auch hervorzuheben, dass diese Art
bis jetzt nur im Säugetierkörper beobachtet worden ist, während alle
Kulturversuche fehlgeschlagen sind (Vergl. Ruys, 1925).

Auch das von Sardjito (1932,1933) aus dem Blut von einem an Pericar-
ditis erkrankten Patienten isolierte Spirillum cardiopyrogenes soll als eine
gesonderte Art beibehalten werden, obgleich die von diesem Autor
gegebene Beschreibung dieses Organismus ziemlich unvollständig ist.

Hinsichthch der nun noch übrig bleibenden Arten Spirillum hachaizae
Kowalski und Spirillum stomachi (Salomon) Lehm, et Neum. möchte ich
einfach auf meine dieszüghchen Bemerkungen im Kapitel II hinweisen.

Auf Grund des Vorhergehenden möchte ich daher schliessen, dass bis
auf weiteres in der Gattung Spirillum Ehbg die folgenden Arten zu unter-
scheiden sind, deren teilweise noch zu vervollständigende Diagnosen hier
kurz angeführt werden.

In Peptonwasser ausserordentlich bewegliche, schöne, breit-spiralförmig
gewundene Zellen. Zelldicke 0,9 ji, Länge einer Windung 6 Breite
einer Windung 3

BewegHch mittels bipolarer Geisselbündel. Volutin tritt als Reservestoff
auf. Gram-negativ. Katalase positiv. Nicht sporenbildend. Auf Peptonagar
ärmlich wachsend. Kolonien grau-weiss, glatt. Gelatine sehr langsam
verflüssigend. Auf Kartoffel grau-brauner Wuchs. Als Wachstums-
substrat sind Brenztraubensäure und Aethylalkohol gut, Essigsäure,
Bernsteinsäure, Milchsäure, Äpfelsäure, n.Propylalkohol und n.Butyl-
alkohol weniger gut geeignet. Ausser komplexen organischen Stickstoff-
verbindungen sind auch NH4-Verbindungen als Stickstoffquelle brauchbar.

In Peptonwasser stark bewegliche, ziemlich schwach gewundene Zellen.
Zelldicke 0.8—1 [a. Länge einer Windung 8—9 [a. Breite einer Windung
1.5—1.8 [x.

Beweglich mittels bipolarer Geisselbündel. Volutin tritt als Reservestoff
auf. Gram-negativ. Katalase positiv. Nicht sporenbildend. Auf Peptonagar
reichlich wachsend. Kolonien rahmfarbig, typisch gewellt. Gelatine
langsam verflüssigend. Auf Kartoffel hell orange-gelber Wuchs. Als
Wachstumssubstrat sind nur Essigsäure, n.Buttersäure, Bernsteinsäure,
Milchsäure, Äpfelsäure und Brenztraubensäure geeignet. Ausser kom-
plexen organischen Stickstoffverbindungen sind auch NH4-Verbindungen
als Stickstoffquelle brauchbar.

Stark bewegliche, schön gewundene Zellen. Zelldicke 1.5 Länge
einer Windung 13—15 p,. Breite einer Windung 4—5 /j,.

Beweghch mittels bipolarer Geisselbündel. Volutin tritt als Reservestoff
auf. Nicht sporenbildend.

In Peptonwasser gut bewegliche, zierhch gewundene Zellen. Zelldicke
0,7 fi. Länge einer Windung 4.5—5 fi. Breite einer Windung 1.5—1.8 p,.

Beweghch mittels bipolarer Geisselbündel. Volutin tritt als Reservestoff
auf. Gram-negativ. Katalase positiv. Nicht sporenbildend. Auf Peptonagar
mässig wachsend. Kolonien weiss, glatt. Gelatine nicht verflüssigend. Auf
Kartoffel hell-brauner Wuchs. Als Wachstumssubstrat sind Essigsäure,
Propionsäure, n.Buttersäure, Bernsteinsäure, Milchsäure, Zitronensäure,
Äpfelsäure, Brenztraubensäure, Glukose und Lävulose gut, mehrere
andere Kohlenhydrate und Glycerin weniger gut geeignet. Ausser kom-
plexen organischen Stickstoffverbindungen sind auch NH4-Verbindungen
als Stickstoffquelle brauchbar.

Stark beweghche, sehr gedrungene Zellen. Zelldicke 1 p. Länge einer
Windung 1 p. Breite einer Windung 0,5 p.

Beweghch mittels bipolarer Geisselbündel. Gram-negativ. Nicht sporen-
bildend. Im Blute der Ratte vorkommend, auch gut übertragbar auf
Mäuse. Pathogen für den Menschen. Bisher nicht ausserhalb des Tier-
körpers kultiviert.

Gut bewegliche, schön gewundene Zellen. Zelldicke 1.5 p. Länge einer
Windung 10.5—12.5 p. Breite einer Windung 3—4.5 p.

Beweglich mittels bipolarer Geisselbündel. Volutin tritt als Reservestoff
auf. Gram-negativ. Katalase positiv. Nicht sporenbildend. Auf Peptonagar
ärmlich wachsend. Die Kolonien zeigen eine gekörnte Struktur, Gelatine
langsam verflüssigend. Auf Kartoffeln nur sehr beschränktes Wachstum.
Als Wachstumssubstrat ist nur Äpfelsäure und Brenztraubensäure mässig
geeignet. Ausser komplexen organischen Stickstoffverbindungen sind
auch NH4-Verbindungen als Stickstoffquelle brauchbar.

Bewegliche, spiralig gewundene Zellen. Zelldicke 0.6—0.9^. Länge
einer Windung 4—5.6 [x. Breite einer Windung 1—2

Beweglich mittels bipolarer Geisselbündel. Gram-negativ. Katalase
positiv. Nicht sporenbildend. Auf Peptonagar reichlich wachsend. Gelatine
verflüssigend. Als Wachstumssubstrat sind nur Milch- und Zitronensäure
geeignet. Ausser komplexen organischen Stickstoffverbindungen sind auch
NH4-Verbindungen als Stickstoffquelle brauchbar.

Bewegliche, gewundene Zellen. Zelldicke ± 0,5 Länge einer Windung
± 2 ju. Wahrscheinlich pathogen für den Menschen. Übertragbar auf
Mehrschweinchen und dann in der Peritonealflüssigkeit nachweisbar. Ist
in Caviaserum-Hämoglobin-Bouillonagar zu züchten.

In Peptonwasser stark bewegliche, spiralig gewundene Zellen. Zelldicke
0.5 fx. Länge einer Windung 3—3.5 [x. Breite einer Windung 1—L3 [x.

Beweglich mittels bipolarer Geisselbündel. Volutin tritt als Reservestoff
auf. Gram-negativ. Katalase positiv. Nicht sporenbildend. Auf Peptonagar
reichlich wachsend. Kolonien weiss, beim Älterwerden braun-schwarz
verfärbend, leicht gefältelt. Gelatine nicht verflüssigend. Auf Kartoffel
braun-orangefarbener Wuchs. Als Wachstumssubstrat sind Essigsäure,
Propionsäure, n.Buttersäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure, Milchsäure,
Zitronensäure, Brenztraubensäure, Glukose, Lävulose, Aethylalkohol,
n.Propylalkohol, n.Butylalkohol und Glycerin gut, mehrere der nicht
genannten Kohlenhydrate weniger gut geeignet. Ausser komplexen
organischen Stickstoffverbindungen sind auch NH4-Verbindungen als
Stickstoffquelle brauchbar. In Gegenwart von Nitraten anaerobes
Wachstum, aber nur wenn daneben komplexe organische Stickstoffver-
bindungen oder NH4-Verbindungen vorhanden sind.

Wenn man sich fragt, welche Merkmale die Spirillen am deutlichsten
charakterisieren, so fällt neben der starken Beweglichkeit und der zier-
lichen Form, die häufig sich schon bei oberflächlicher Betrachtung
manifestierende Tatsache auf, dass diese Organismen offenbar niedri-
geren Sauerstoffspannungen angepasst sind. Es bleibt immer merkwürdig
zu beobachten, wie die Spirillen in den Präparaten und in den Kulturen
bestrebt sind, sich an denjenigen Stellen anzuhäufen, an denen die Sauer-
stoffspannung einen Wert hat, welcher beträchtUch geringer ist als der-
jenige der Luft („Spirillenliniequot;). Dieses Verhalten ist um so auffallender
als aus den im Kapitel IV beschriebenen Versuchen deutlich hervorge-
gangen ist, dass der Sauerstoff einen für die Entwicklung der meisten
Spirillen geradezu unentbehrlichen Faktor darstellt.

Immerhin wird es deutlich sein, dass zwischen der oben angedeuteten
Mikro-Aerophilie der Spirillen und den sauerstoffverbrauchenden Pro-
zessen dieser Organismen enge Beziehungen bestehen müssen. Wenn
man beobachtet, dass Spirillen in ihrer Bewegung von Unterschieden in
der Sauerstoffspannung dirigiert werden, dann wird man nicht umhin
können zu schhessen, dass verschiedenarüge Sauerstoffspannungen —
oder verschiedenartige Oxydationszustände des Milieus — die Stoff-
wechselvorgänge dieser Organismen auf verschiedene Weise beein-
flussen. Eine derartige Voraussetzung wird nun wesentlich gestützt
durch die Ergebnisse der rezenten Untersuchungen über den Zusammen-
hang zwischen den Stoffwechselvorgängen lebender Zellen und dem im
Medium dieser Zellen auftretenden Oxydoreduktionspotential. Es hat
sich hierbei nicht nur gezeigt, dass diese mit Hilfe von Edelmetallelek-
troden feststellbaren Potentialsprünge von der Natur der obwaltenden
Stoffwechselvorgänge bedingt werden, sondern auch dass unter Um-
ständen reversible Oxydoreduktionssysteme, welche im Medium vor-
handen sind, die Natur der Stoffwechselvorgänge bestimmen. (Vergl.
hierfür HooGERHEffiE, 1935).

Es scheint nun tatsächUch nicht ausgeschlossen, dass in Medien von
Spirillen vielfach autoxydable reversible Oxydoreduktionssysteme vor-
handen sein können, welche die Wirkung der verschiedenen Sauerstoff-
spannungen indirekt vermitteln.

Das Vorhergehende dürfte genügen, um die grosse Bedeutung eines
tieferen Studiums der Atmungsprozesse der Spirillen zu beleuchten. Es
schien mir daher eine wichtige Aufgabe, die diesbezüglichen Fragen näher
zu untersuchen. Doch möge sofort bemerkt werden, dass meine Versuche
keineswegs zu einer Lösung des anfangs gestellten Problems geführt
haben. Es stellte sich nämhch bald heraus, dass bei der Untersuchung der
Atmungsvorgänge verschiedener Spirillum-Arten zahlreiche unerwartete
Erscheinungen auftraten, deren Aufklärung als in erster Linie wichtig
betrachtet werden musste. Hierdurch erhielt die angestellte Untersuchung
eine derartige Ausdehnung, dass die Lösung der weiteren Fragen späteren
Forschungen überlassen werden musste.

Zur Bestimmung des bei den Atmungsprozessen der Spirillen aufge-
nommenen Sauerstoffs bezw. der hierbei gebildeten Kohlensäure habe ich
Gebrauch gemacht von der direkten manometrischen Methode nach
Warbukg. Falls nur die Sauerstoffaufnahme festgestellt werden sollte,
wurde für jede zu untersuchende Substanz ein Manometer benutzt, wobei
die Druckabnahme bei Anwesenheit von 0,2 ccm 5% KOH, welches die
Kohlensäure absorbiert, abgelesen wurde.

Wenn zu gleicher Zeit auch die gebildete Kohlensäure bestimmt
werden sollte, mussten für jeden Versuch drei Manometer benützt werden.
In jedes Manometergefäss wurde die gleiche Menge einer Suspension der
zu untersuchenden Zellen in eine Pufferlösung gebracht; ausserdem wurde
in je eines der zwei an jedem Warburg- Gefäss angebrachten Seitengefässe
eine gleiche Menge einer wässrigen Lösung des Atmungssubstrates
pipettiert.

Ein Manometer diente wiederum zur Feststellung der Sauerstoff-
aufnahme, wobei die Kohlensäure mittels Alkali absorbiert wurde. Ein
anderes Manometer enthielt im zweiten Seitengefäss, anstatt Alkah, 0,2 ccm
2 n HCl. Die bei diesem Manometer beobachtete Druckänderung ist also
die Resultante der Sauerstoffaufnahme und der Kohlensäureabgabe. Da
jedoch ein erheblicher Teil der Kohlensäure als Bikarbonat im gepufferten
Zellmedium gebunden wird, wurde am Ende des Versuches alle gebun-
dene Kohlensäure mittels der im Seitengefäss vorhandenen Salzsäure aus

der Lösung vertrieben. Das dritte Manometer diente zur Feststellung
der zu Beginn des Versuches bereits in der Flüssigkeit eventuell vor-
handenen Kohlensäure; auch hier wurde die Bikarbonat-Kohlensäure
durch Zufügen von Salzsäure vertrieben. Für weitere Einzelheiten betreffs
der Methodik, der anzuwendenden Formeln u.s.w. möge verwiesen werden
nach den Monographien von Krebs (1929) und von Dixon (1930).

In jeder Versuchsreihe wurden, einschliesslich des als Thermobarometer
dienenden Manometers, 6 Manometer gleichzeitig benutzt. Für jedes
Warburg-Gefäss, das einen Durchschnittsinhalt von 20—30 ccm und zwei
Seitengefässe hatte, wurde 2 bis 3 ccm Zellsuspension verwendet. In
eines der Seitengefässe wurde 0,2—0,4 ccm einer 0,1 molaren Lösung der
zu untersuchenden Kohlenstoffverbindung und in das andere Seiten-
gefäss 0,2 ccm 5% KOH bezw. 2 n HCl pipettiert. Für die Dosierung des
Substrates wurden kalibrierte, in 0,01 ccm eingeteilte Pipetten benutzt.
Die Temperatur des Wasserbades war während eines Versuches innerhalb
0,02° C konstant und war bei allen Versuchen etwa 30° C. Eine Beschrei-
bung des Wasserbades ist in der Doktorarbeit von Roelofsen (Utrecht,
1935) zu finden.

Das Bakterienmaterial für die Zellsuspensionen wurde folgender-
massen erhalten. Ungefähr 24 Stunden vor Beginn eines Versuches
impfte ich den erstarrten, in sterile Petrischalen ausgegossenen, Nähragar
(für Spirillum serpens und Spirillum Itersonii: Peptonagar; für Spirillum
undula: Peptonagar mit 5% Na-Pyruvat; für Spirillum tenue: Peptonagar
mit 0,5% Ca-Laktat) mit einigen ccm einer Kultur in Peptonwasser
und züchtete bei 30° C. Zur Benutzung für die Zellsuspensionen wurden
die Bakterien mit einer kleinen Menge Leitungswasser von dem Agar
abgespült, sorgfältig abzentrifugiert und darauf in einer Phosphat-Puffer-
lösung (nach Sörensen; pH etwa 7.4) suspendiert. Das beste Ergebnis,
was die Atmungsintensität betrifft, ergaben die Kulturen, welche etwa
24 Stunden alt waren. Nahezu sämtliche Zellen in den aus derartigen
Kulturen hergestellten Suspensionen befanden sich in vorzüglichem
Zustand, und lieferten wegen ihrer starken Beweglichkeit immer wieder
einen eindrucksvollen Anbhck. Immer wurde durch eine mikroskopische
Untersuchung geprüft, ob auf den Platten während des Wachstums keine
Infektion eingetreten war. Diese Kontrolle genügte, da eine etwaige
Infektion wegen der typischen Zellform der Spirillen sofort wahrnehmbar
war. Falls dies zutraf, wurde die Platte selbstverständlich nicht benutzt.

Bei allen weiter unten zu beschreibenden quantitativen Versuchen
habe ich immer einen der folgenden Stämme verwendet: für Spirillum

serpens: Stamm 34; für Spirillum undula-. Stamm 11; für Spirillum
Itersonii: Stamm 7; für Spirillum tenue: einen in der Sammlung des Labo-
ratoriums für Mikrobiologie zu Delft unter E III 2.2.2. eingetragenen
Stamm.

§ 3. VERWENDBARKEIT VERSCHIEDENER ORGANISCHER VERBIN-
DUNGEN ALS ATMUNGSSUBSTRAT FÜR DIE ISOLIERTEN SPIRILLUM-
ARTEN.

Zur Prüfung, inwieweit bestimmte organische Verbindungen von den
betreffenden Spirillum-Arttn veratmet werden können, wurde die Sauer-
stoffaufnahme einer Zellsuspension vor und nach Zufügung einer be-
stimmten Kohlenstoffverbindung auf die angegebene Weise gemessen.
Dabei ging ich folgendermassen vor:

Nachdem während etwa 20 Minuten geschüttelt worden war, um einen
vollkommenen Temperaturausgleich zwischen den Gefässen und dem
Wasserbade zu erzielen, wurde der Manometerstand abgelesen und darauf
die im Seitengefäss vorhandene Lösung des Atmungssubstrates durch
Umkippung zur Zellsuspension zugefügt. Dabei wurde immer durch
wiederholt hin- und herneigen des Apparates für eine vollkommen
homogene Mischung der beiden Flüssigkeiten gesorgt. Im Kontroll-
Apparat wurde immer die gleiche Menge destilliertes Wasser zugefügt.

Nach Verlauf von einiger Zeit, meistens nach 1—2 Stunden, wurde nun
aufs neue der Manometerstand abgelesen, und aus dem festgestellten
Druckunterschied mittels Multiplikation mit der Gefäss-Konstante die
Menge des aufgenommenen Sauerstoffs in cmm berechnet. Eine im
Vergleich zu der Kontrolle deutlich gestiegene Sauerstoffaufnahme habe
ich als ein Kennzeichen betrachtet, dass die Kohlenstoffverbindung vom
Organismus angegriffen wird. In diesem Zusammenhang sei bemerkt,
dass zur Kontrolle angestellte Versuche, bei denen in allen Gefässen gleich
viel Zellsuspension anwesend war und die gleiche Menge einer oxydier-
baren Verbindung hinzugefügt wurde, bis auf 1 % mit einander überein-
stimmende Resultate ergaben.

In der Tabelle II sind die auf diese Weise erhaltenen Ergebnisse
zusammengefasst.

Bei Betrachtung dieser Tabelle fällt an erster Stelle auf, dass nahezu
alle gesättigten Fettsäuren, sowohl mit gerader als mit verzweigter Kohlen-
stoffkette, von den untersuchten Spirillum-Arten veratmet werden.
Daneben werden auch Bernstein-, Fumar-, Milch-, Äpfel- und Brenz-
traubensäure von allen Spirillen verarbeitet.

Aus einem Vergleich der Tabellen I und II geht hervor, dass im
allgemeinen das Vermögen zur Benutzung einer gewissen Verbindung als
Wachstumssubstrat korreliert mit dem Vermögen zur Veratmung dieser
Verbindung. Nur machen viele der untersuchten Kohlenhydrate hierbei
eine Ausnahme, indem bei Zusatz dieser Verbindungen an Zellsuspen-
sionen von Spirillum Itersonii bezw. von Spirillum tenue — wenigstens
während der Versuchsdauer — keine erhöhte Atmung festgestellt werden
konnte. Es muss jedoch daran erinnert werden, dass diese Verbindungen
auch als Wachstumssubstrat nicht sehr geeignet waren.

Umgekehrt schliesst auch offenbar das Vermögen zur Oxydation einer
Substanz nicht immer das Vermögen ein, diese Substanz als einzige
Kohlenstoffquelle für das Wachstum zu benutzen.

Es zeigt sich nämlich, dass Ameisensäure von Spirillum. tenue und
Spirillum Itersonii unverkennbar, sei es auch langsam, veratmet wird,
während doch alle Wachstumsversuche, bei denen Formiate als einzige
Kohlenstoffquelle anwesend waren, fehl geschlagen waren. Es hängt dies
wohl damit zusammen, dass der Aufbau der Zellsubstanz aus einer
derartigen Verbindung mit erheblich grösseren Schwierigkeiten verknüpft
ist als bei Substraten, welche bei Oxydation reaktionsfähige Zwischen-
produkte, wie Ketosäuren und Aldehyde, ergeben. Zwar zeigen die bei
andern Organismen wie bei den autotrophen Bakterien gesammelten
Erfahrungen, dass eine derartige Synthese sogar aus Kohlensäure möglich
ist, doch ist es nicht erstaunlich, dass andersartige Zellen diese Aufgabe
nicht zu erfüllen vermögen.

Weitere Ausnahmen sind, dass Spirillum serpens und Spirillum undula
Propionsäure und letztgenannte Art auch Buttersäure veratmen, während
doch Wachstumsversuche mit Salzen dieser Säuren ein negatives Ergebnis
geliefert hatten. Obgleich ich darüber noch keine Versuche angestellt
habe, scheint es mir möglich, hierfür die Tatsache verantwortlich zu
machen, dass bei den Atmungsversuchen geringere Konzentrationen dieser
Substrate angewendet worden sind. Ich erinnere in diesem Zusammen-
hang an die Versuche von Böeseken und Waterhan (1912) aus denen
deutlich hervorgeht, dass gewisse Substanzen, welche in höherer Konzen-
tration auf bestimmte Schimmelpilze giftig und wachstum^shemmend
wirken, bei niedrigerer Konzentration mühelos assimiliert werden.

Schliesslich sei noch erwähnt, dass ich ebenfalls einige Beobachtungen
über die Verwendbarkeit verschiedener Verbindungen als Oxydations-
substrat für Spirillum Kutscheri gemacht habe. Da ich kein völlig befriedi-
gendes Nährmedium für diesen Organismus habe finden können und es

also schwierig war, genügend Material für die Zellsuspensionen zu
bekommen, habe ich mich bloss auf wenige Versuche beschränken müssen.
Aus diesen Versuchen, welche mit Stamm 50 (kultiviert auf Schweine-
jaucheagar mit 0,5% Na-Pyruvat) angestellt wurden, ergab sich, dass
Essig-, Propion-, Butter-, Bernstein-, Äpfel- und Brenztraubensäure
oxydiert wurden, dagegen nicht Zitronensäure, Weinsäure, Glukose,
Lävulose und Laktose. Überraschenderweise wurde auch Milchsäure nicht
angegriffen, was im Vergleich zu den anderen Spirillum-Arten einen
auffallenden Unterschied bedeutet.

Jedenfalls weisen diese wenn auch noch etwas vorläufigen Ergebnisse
darauf hin, dass Spirillum Kutscheri zur Veratmung organischer Ver-
bindungen hauptsächlich auf dieselben Kohlenstoffverbindungen ange-
wiesen ist, welche von den anderen Spirillum-Arten oxydiert werden.

Obgleich die für die Zellsuspensionen verwendeten Bakterien sich
nahezu alle im Optimalzustande befanden und ausserordentlich beweglich
waren, ist die Atmungsintensität der aus Oberflächenwasser isolierten
Spirillum-Arten — ausgedrückt in cmm pro Stunde und pro mg Trocken-
substanz aufgenommenen Sauerstoff (Qoj) — sehr gering im Vergleich zu
derjenigen vieler anderer Bakterien-Arten wie z.B. Azotobacter vinelandii
(Lineweaver 1933; Qq^ = 1000—4000). Die Atmungsintensität ist für
jede Art stark abhängig vom Substrate; eine Substanz wird viel rascher
oxydiert als die andere. Die hier verzeichneten Werte beziehen sich auf das
am schnellsten oxydierte Substrat und auf die Periode, während der die
Sauerstoffaufnahme nahezu konstant war.

Hinsichtlich Spirillum Itersonii, Spirillum tenue und Spirillum undula
kann bemerkt werden, dass die organischen Säuren durchschnittlich viel
rascher oxydiert werden als Lävulose, Glycerin und die Alkohole. In
Fig. 1 ist dies deutlich für die Oxydation von Lävulose, Glycerin und
Na-Pyruvat durch Spirillum Itersonii zu ersehen. Der bald eintretende
starke Rückgang der Sauerstoffaufnahme bei der Oxydation von Na-
Pyruvat muss, wie sich später ergeben wird, dem raschen Verschwinden
dieser Substanz aus dem Nährmedium zugeschrieben werden.

Abgesehen von Propionsäure, nimmt im allgemeinen die Geschwindig-
keit, mit der die Fettsäuren veratmet werden, ab mit zunehmender Länge
der Kohlenstoff kette; dabei werden die iso-Säuren langsamer oxydiert
als die entsprechenden Säuren mit einer geraden Kohlenstoffkette. Doch

Die Veratmung von Lävulose, Glycerin und Na-Pyruvat durch Spirillum Itersonii. Von
jeder Substanz wurde 0,1 ccm einer 0,1 molaren Lösung zugefügt. Die Sauerstoffaufnahme
ist angegeben in cmm pro 10 Minuten.

gibt es hierbei Ausnahmen, so werden z.B. Capron-, Capryl- und Caprin-
säure ziemlich schnell von Spirillum undula angegriffen, Valeriansäure
jedoch sehr langsam. Es ist überhaupt bemerkenswert, in welchem Masse
sich die Spirillen in Bezug auf die Geschwindigkeit unterscheiden, mit der
die verschiedenen Säuren veratmet werden. Während Bernstein- und
Milchsäure von Spirillum serpens, Spirillum tenue und Spirillum Itersonii
schnell veratmet werden, oxydiert Spirillum undula diese Verbindungen
nur äusserst langsam. Es ist zurzeit nicht möglich, für diese eigentüm-
lichen Verhältnisse eine Erklärung zu geben.

§ 5. DER EINFLUSS DER H-IONENKONZENTRATION AUF DIE
ATMUNGSPROZESSE DER SPIRILLEN.

Bei der Untersuchung des Einflusses der H-Ionenkonzentration auf die
Atmungsprozesse der Spirillen habe ich mich auf Versuche, bei denen
eine organische Säure als Atmungssubstrat fungierte, beschränken müssen.

Die Oxydation von Glycerin, Lävulose und von den Alkoholen ist nämlich,
wie schon erwähnt, im allgemeinen so langsam, dass diese Verbindungen
für derartige Versuche nicht gut brauchbar sind.

Mit dem Arbeiten mit organischen Säuren ist jedoch immer der
Nachteil verbunden, dass die Säureradikale teilweise in Karbonate umge-
wandelt werden, was zu einer erhöhten Alkalität des Mediums führt. Es
stellte sich nämlich bald heraus, dass, trotzdem eine Pufferlösung (Konzen-
tration der Phosphatmischung etwa 1 %) benutzt wurde, die Reaktion des
Mediums während eines Versuches gewöhnlich ± 0,2—0,4 pH-Einheiten
nach der alkalischen Seite hin verschoben war. Eine Pufferlösung mit
noch stärkerer Phosphatkonzentration liess sich nicht anwenden, da sich
die Zellen sonst unter allzu unphysiologischen Bedingungen befunden
hätten.

Obgleich es also nicht möglich war, den Verlauf der Atmung bei ver-
schiedenen konstant bleibenden H-Ionenkonzentrationen zu verfolgen,
habe ich doch für Spirillum serpens den Einfluss des pH auf die Atmung
folgendermassen festgestellt.

Fünf Röhren, die je 5 ccm einer Zellsuspension in destilliertem Wasser
enthielten, wurden mit Na2HP04 und KH2PO4 in solchen Mengen
versetzt, dass die Phosphatkonzentration etwa 1% betrug und gemäss
sörensen in den verschiedenen Röhren ein pH erwartet werden konnte
von: 7.0; 7.4; 7.7; 7.9; 8.5. Von jedem Rohr wurde 1.8 ccm in ein
warburg-Gefäss übergebracht, während im restlichen Teile der Sus-
pension das pH mit Hilfe der Glaselektrode (für eine Beschreibung des
verwendeten Apparates vgl. die Doktorarbeit von Elema, Delft 1932)
bestimmt wurde. Während etwa 2 Stunden wurde darauf die Sauerstoff-
aufnahme der 5 Suspensionen beobachtet, nachdem zu jedem Gefäss der
Zellsuspension 0.2 ccm einer 0.1 molaren Na-Butyratlösung zugefügt war.
Sodann wurden die Zellsuspensionen schnell aus den Gefässen herausge-
holt und wurde aufs neue das pH festgestellt, sodass von jeder Zellsuspen-
sion das pH am Anfang und am Ende des Versuches bekannt war.

In Fig. 2 ist der Verlauf der Atmung in den verschiedenen Gefässen
wiedergegeben. Es ist deutlich, dass die Atmung der Zellsuspension
mit einem Anfangs-pH 7.0 namentlich im Beginne wesentlich zurück-
bleibt hinter der der Zellsuspensionen, deren pH anfangs 7.4 resp.
7.7 resp. 7.9 ist. Im Masse das pH jedoch in erstgenannter Suspension
nach der alkalischen Seite verschoben wird infolge des bei der Oxydation
des Substrats gebildeten Alkalis, nimmt die Atmung zu. Doch bleibt sie
immer noch geringer als die optimale Atmung, welche zwischen pH 7.4

und 8.0 erreicht wird. Im letztgenannten Gebiete hat eine Änderung
des pH nahezu keinen Einfluss auf die Atmung; sobald das pH aber
über etwa 8.0 hinaussteigt, tritt allmählich ein Rückgang der Atmung
ein. Bei pH 8.5 ist die Atmung verglichen mit der optimalen recht

beträchtlich abgeschwächt. Die Gesamtmenge des aufgenommenen
Sauerstoffs betrug für die einzelnen Gefässe:

pH = 1.0—12 : 450 cmm;
pH = 7.4—7.7 : 507 cmm;
pH = 7.7—8.0 : 526 cmm;
pH = 7.9—8.2 : 507 cmm;
pH = 8.5—8.6 : 199 cmm.

Eine Kurve, welche die Abhängigkeit der Atmungsintensität vom pH
wiedergeben würde, würde daher einen sehr flachen Gipfel zwischen
pH 7.4 und 8.0 aufweisen.

Ein ähnlicher Einfluss des pH Hess sich auch bei der Atmung der drei
anderen isolierten Spirillum-Aiten feststellen.

§ 6. DER BEI DER VERATMUNG EINIGER KOHLENSTOFFVERBIN-
DUNGEN BEOBACHTETE GASWECHSEL.

Da aus dem Verhältnis der aufgenommenen Sauerstoffmenge und der
gebildeten Kohlensäuremenge haüfig wichtige Folgerungen hinsichtlich
des Verlaufs der Oxydation einer gewissen Kohlenstoffverbindung ge-
macht werden können, habe ich für die Oxydation einer Anzahl Ver-
bindungen — hauptsächhch organischer Säuren — durch die aus Ober-

Für jede Verbindung wurde der Durchschnittswert aus einer Anzahl
Versuche berechnet, wobei allerdings bemerkt werden muss, dass zwischen
den Werten der einzelnen Versuche nur geringe Unterschiede auftraten.
In der Tabelle III sind, neben den theoretisch, für vollkommene Oxydati-
on bis zu Kohlensäure und Wasser berechneten Quotienten, die auf diese
Weise erhaltenen respiratorischen Quotienten angegeben worden.

Die respiratorischen Quotienten bei der Veratmung verschiedener Kohlenstoff-
Verbindungen durch einige Spirillum-Arten.

Wenn wir die Tabelle etwas näher betrachten, fällt sofort folgendes auf.
Während die respiratorischen Quotienten für einige Verbindungen, wie
Essig-, Propion- und Milchsäure alle leidlich gut übereinstimmen mit den
theoretischen Werten, gibt es auch Verbindungen, für welche die beobach-
teten Werte beträchthch von den theoretischen abweichen. Dies trifft z.B.
zu für die Oxydation von Buttersäure durch alle vier Spirillum-Axtea. und

für die Oxydation von Capronsäure, Caprylsäure und Aethylalkohol durch
Spirillum undula. Besonders merkwürdig ist das Verhaken der Spirillen
hinsichtlich Bernsteinsäure. Während nämlich aus dem respiratorischen
Quotienten geschlossen werden könnte, dass Spirillum serpens diese
Verbindung vollkommen bis zu Kohlensäure und Wasser oxydiert, ist es
ohne weiteres klar, dass die Oxydation von Bernsteinsäure durch Spirillum
Itersonii bezw. Spirillum tenue ganz anders verläuft.

Es fragt sich nun, welche Bedeutung man den von den theoretischen
Werten abweichenden respiratorischen Quotienten beilegen muss. Es ist
einleuchtend, dass diese Abweichungen hierauf zurückgeführt werden
müssen, dass es sich bei den betreffenden Atmungsprozessen um
unvollständige Oxydationen handelt. Sobald der gefundene respiratori-
sche Quotient niedriger ist als der theoretische Wert, muss im Stoff-
wechsel neben Kohlensäure ein Produkt gebildet sein, dass in Bezug auf
das Atmungssubstrat ebenfalls oxydiert ist. Wenn andererseits der
gefundene respiratorische Quotient höher ist als der theoretische Wert,
bedeutet dies, dass neben Kohlensäure im Stoffwechsel ein in Bezug auf
das Atmungssubstrat reduziertes Produkt gebildet worden ist. (Vergl.
hierzu auch Tahiya 1935).

Bei diesen unvollständigen Brutto-Oxydationen kann man nun an ver-
schiedene Ursachen denken. Es kann nämlich sein, dass alle Moleküle des
Substrats derselben Umwandlung unterliegen, welche zu einem unvoll-
kommenen Oxydationsprodukt führt. Dieses Produkt könnte nun entwe-
der in der Zelle aufgespeichert werden, oder es könnte von der Zelle in das
Medium ausgeschieden werden. Für diesen letzten Fall haben wir ein
klassisches Beispiel in dem Atmungsvorgang der Essigbakterien.

Es ist jedoch ebenfalls denkbar, dass die Oxydation nur in dieser
Hinsicht unvollständig ist, dass zwar ein Teil des Atmungssubstrats
vollständig oxydiert wird zu Kohlensäure und Wasser, dass jedoch der
weitere Teil des Substrats wesentlich anderen Umwandlungen unterliegt
und zwar solchen bei denen unvollkommene Oxydationsprodukte gebildet
werden. Auch hier lassen sich wieder zwei Möglichkeiten unterscheiden,
nämhch dass diese Produkte in der Zelle abgelagert werden oder dass sie
ins Medium abgeschieden werden.

Wir müssen hieraus schliessen, dass bei den betreffenden Atmungs-
versuchen entweder eine Ausscheidung von andern Dissimilationspro-
dukten als Kohlensäure stattgefunden hat, oder dass in den Zellen, sogar
bei diesen Versuchen auf kurze Dauer und bei Abwesenheit geeigneter
Wachstumsbedingungen (Medien ohne assimilierbaren Stickstoff!), auch in

quantitativer Hinsicht wichtige assimilatorische Vorgänge aufgetreten
sind. Das letztere würde also bedeuten, dass der Versuch zum Studium des
isolierten Atmungsvorganges fehlgeschlagen ist.

Für eine eingehendere Analyse dieser Fragen schien es angebracht, die
Oxydationsprozesse zu verfolgen unter Bedingungen, welche eine genaue
Feststellung der bei der Oxydation einer bestimmten Quantität des
Atmungssubstrats aufgenommenen Sauerstoffmenge bezw. gebildeten
Kohlensäuremenge ermöglichen. Über die diesbezüglichen Versuche wird
im folgenden Kapitel berichtet werden.

ATMUNGSVERSUCHE UNTER GLEICHZEITIGER BERÜCK-
SICHTIGUNG DER ASSIMILATIONSVORGÄNGE.

Wie am Schlüsse des vorigen Kapitels bemerkt worden ist, kam es
darauf an die Tatsache, dass die experimentell erhaltenen respiratorischen
Quotienten in vielen Fällen nicht in Übereinstimmung waren mit den-
jenigen, welche sich auf Grund der Annahme vollständiger Oxydation der
betreffenden Substrate erwarten Hessen, eingehender zu untersuchen.

Ich habe in diesem Zusammenhang schon erörtert, dass die erwähnte
Sachlage ihre Erklärung darin finden könnte, dass in den angestellten
Versuchen neben dem Atmungsvorgange auch assimilatorische Prozesse
aufgetreten sein konnten. A priori schien diese Möglichkeit wahrschein-
licher als diejenige, welche die Ausscheidung unvollständig oxydierter
Dissimilationsprodukte in das Medium annimmt. Bezüglich der Bildung
derartiger Produkte im Stoffwechsel der SpiriUen sind nämlich weder von
früheren Autoren noch von mir jemals Anhaltspunkte gefunden worden.

Es fragt sich also, inwieweit die Annahme des gleichzeitigen Ablaufs
assimilatorischer Prozesse auf Schwierigkeiten stösst. Hierzu ist nun folgen-
des zu bemerken. Die Tatsache, dass bei der Züchtung oxydierender
Mikroorganismen in einem nur eine einzige organische Verbindung als
Kohlenstoffquelle enthaltenden Nährmedium, ein TeU dieses Substrats
bei dem Atmungsvorgang verbraucht wird und ein anderer Teil in der
Form neugebildeten ZeUmaterials zurückgefunden wird, ist von altersher
bekannt, und es sind denn auch äusserst zahlreiche Abhandlungen
publiziert worden, in welchen das Verhältnis zwischen dem veratmeten
und dem assimilierten Substrate in Abhängigkeit von verschiedenen
äusseren Faktoren studiert worden ist. (Pfeffer: ökonomischer Koeffi-
zient!).

Ist es nun jedoch erlaubt anzunehmen, dass derartiges auch bei den von
mir angestellten Atmungsversuchen stattgefunden hat? Zur Beant-
wortung dieser Frage muss hervorgehoben werden, dass die Bedingungen,
unter denen meine Versuche vor sich gingen, wesentlich verschieden sind
von denjenigen, welche bei den soeben genannten Versuchen vorhanden

waren. Die von mir angestellten Versuche waren ja darauf gerichtet, das
oxydierende Vermögen einer statischen Zellsuspension kennen zu lernen.
Die grosse Dichte dieser Suspension, sowie die Abwesenheit mehrerer
wichtiger wachstumsbedingender Faktoren, wie z.B. das Fehlen von
assimilierbaren Stickstoffverbindungen im Medium, sowie endlich die
kurze Dauer des Versuches gaben Veranlassung zu der Erwartung, dass
aktives Wachstum, wenn auch nicht völlig ausgeschlossen, doch je-
denfalls in quantitativer Hinsicht von nur ganz geringer Bedeutung
sein würde.

Inzwischen sind in der Literatur schon mehrere Angaben zu finden, aus
denen hervorzugehen scheint, dass auch unter Bedingungen, welche aktive
Zellvermehrung ausschUessen, dennoch der Atmungsvorgang mit einer
nicht unerheblichen Assimilation verknüpft ist. Ich erinnere Z.B. daran,
dass Fürth und Lieben (1922) bei der Oxydation von Milchsäure durch
Presshefe feststellten, dass nur 50% des Kohlenstoffs aus der verschwun-
denen Milchsäure als Kohlensäure zurückgefunden werden konnte, die
andere Hälfte war offenbar von den Zellen assimiliert worden. Von
Lundin (1923) sind diese Angaben bestätigt und in verschiedener Hinsicht
erweitert worden.

Für alle diese Versuche ist est jedoch kennzeichnend, dass sie sich auf
längere Dauer (24 Stunden u.d.) ausdehnen. Dies bedeutet, dass es gar
nicht ausgeschlossen ist, dass mehrere Zellen aus der anfänglichen
Population absterben und dass die dabei in das Medium übergehenden
Substanzen aktives Wachstum der übrigen Zellen ermöglichen.

Es ist darum wichtig, dass Meyerhof (1925) in seiner klassischen
Abhandlung über die sogenannte PASTEURsche Reaktion der Alkoholhefe
überzeugend dartat, dass auch bei Atmungsversuchen auf kurze Dauer
und in Medien, welche ebenfalls keinen assimilierbaren Stickstoff ent-
hielten, ein Teil der verwendeten Substrate stets als Assimilationsprodukte
der Hefe zurückgefunden wurde i).

Deutlicher tritt das betreffende Phänomen jedoch hervor in den Unter-
suchungen von Cook und Stephenson (1928), wobei unter ähnlichen
Versuchsbedingungen die Veratmung verschiedener Substrate, wie Laktat,
Acetat und Formiat, durch Bacterium coli und durch Bacterium alcaligenes
studiert wurde. Während Formiat vollständig oxydiert wurde, traf dies
für die beiden andern erwähnten Substrate nur teilweise zu und in

Die Frage nach dem Mechanismus der PASTEURschen Reaktion kann hier ausser
Betracht bleiben.

Versuchen, welche nur einige Stunden dauerten, wurde offenbar 1/4 bis 1/3
dieser Substrate assimiliert.

Zu einem anscheinend entgegengesetzten Resultat gelangte Lineweaver
(1930) in einer Untersuchung über die Oxydation verschiedener orga-
nischer Substrate durch Azotobacter vinelandii. Er schliesst nämlich aus
seinen Experimenten, dass in allen Fällen fast vollständige Oxydation
dieser Substrate stattfindet. Hierzu ist jedoch zu bemerken, dass Line-
weaver seine ebenfalls mit der manometrischen Methode angestellten
Versuche auf relativ längere Zeit (12—30 Stunden) ausdehnte. Die von
ihm gegebenen Kurven bezüglich der Sauerstoffaufnahme zeigen nun
deutlich, dass, genau wie in den Versuchen von Cook und Stephenson,
die Atmungsgeschwindigkeit meistens schon nach wenigen Stunden
erhebUch zurückgeht, was darauf hinweist, dass in diesem Augenblick das
Substrat praktisch schon aus dem Medium verschwunden ist i). Der hier-
nach nur sehr langsam aufgenommene Sauerstoff wird daher sehr wohl
verbraucht werden können für eine Veratmung der in der ersten Phase
gebildeten Assimilationsprodukte. Unter diesen Umständen kann es nicht
wundern, dass nach der gewählten langen Versuchsperiode auch diese
Produkte wieder veratmet werden, wodurch der Anschein erweckt wird,
dass eine direkte fast vollständige Oxydation der anfänglichen Substrate
stattgefunden habe.

Ein recht wertvoller Beitrag zum einschlägigen Problem ist in einer erst
neuHch veröffentHchten Arbeit von Barker (1936) geliefert worden, von
der dieser Autor mich mit grosser Liebenswürdigkeit schon vor deren
Erscheinung Kenntnis nehmen liess.

Da die Ergebnisse Barkers für meine nachher zu besprechenden
Versuche von grösster Wichtigkeit sind, werde ich hier einigermassen
ausführlich auf diese Arbeit eingehen.

Gleich wie viele niedrige grüne Algen ist die farblose Prototheca Zopß
Krüger fähig, zahlreiche Fettsäuren zu oxydieren, während auch Hexosen
und einige Alkohole gut assimiliert werden (Barker 1935).

Barker hat nun die oxydative Verarbeitung einer Anzahl dieser Ver-
bindungen, in Medien ohne Stickstoff in assimilierbarer Form, mit Hilfe
der WARBURGschen Methodik einer quantitativen Untersuchung unter-
zogen. Zuerst hat er hierbei das Verhalten von Glycerin als Atmungs-
substrat eingehend untersucht. Er fand hierbei, dass Zusatz von Glycerin

Für eine nähere Begründung dieser Ansicht vergleiche man die Ausführungen
im § 2 dieses Kapitels.

zu einer Suspension von Prototheca-ZeWen eine bedeutende Steigerung
der Atmungsgeschwindigkeit bewirkte, welche in hohem Grade unab-
hängig war von der Glycerinkonzentration. Diese erhöhte Geschwindigkeit
blieb nun jedoch in seinen Versuchen, bei denen nur geringe Mengen
Glycerin hinzugefügt wurden, nur auf kürzere Zeit erhalten und zwar
desto kürzer, je geringer die zugefügte Menge Glycerin war. Die Ge-
schwindigkeitsabnahme, welche nun eintrat, zeigte immer im Anfang
einen sehr plötzlichen Verlauf; bei der nun folgenden langsamen Atmung
ging die Geschwindigkeit allmählich linear mit der Zeit zurück. Doch
war die Geschwindigkeit immer etwas höher als diejenige der „Eigenat-
mungquot;, d.h. der Atmung, welche nach der gleichen Zeit im Kontroll-
versuch ohne Substrat auftrat. Und zwar war dieser Unterschied um so
bedeutender, je grösser die im eigentlichen Versuche hinzugefügte
Glycerinmenge war. Barker gibt nun mehrere Argumente zu Gunsten
der Auffassung, dass die erwähnte starke Geschwindigkeitsabnahme auf
dem Umstand beruhe, dass in diesem Augenblick das Atmungssubstrat
völlig verbraucht sei. Die hiernach einsetzende langsamere Atmung ginge
auf Kosten eines in der ersten Phase gebildeten Assimilationsproduktes
vor sich.

Diese Ansichten wurden nun vor allem dadurch gestützt, dass Barker
feststellen konnte, dass der respiratorische Quotient in der Phase der stark
erhöhten Atmungsgeschwindigkeit wesentlich verschieden war von
demjenigen, welcher vor dem Glycerinzusatz und auch in der zweiten
langsamen Phase gefunden wurde. Hierzu kam dann die sehr bemerkens-
werte Tatsache, dass die Menge des aufgenommenen Sauerstoffs und die
gebildete Kohlensäuremenge in Bezug auf die Menge des verbrauchten
Glycerins stark zurückblieben im Vergleich zu denjenigen, welche sich
bei Annahme vollständiger Oxydation erwarten liessen.

Hieraus dürfte mit Sicherheit auf die Bildung eines Assimilationspro-
duktes während der ersten Atmungsphase geschlossen werden.

Barker führte nun zahlreiche Versuche aus, bei welchen sehr ver-
schiedenartige Substrate benutzt wurden und fand hierbei genau die
gleichen Phänomene. Dabei machte er sich die Aufgabe, in allen Fällen
im Augenblick des Verschwindens bestimmter Mengen der zugesetzten
Substrate die aufgenommene Sauerstoffmenge und die ausgeschiedene
Kohlensäuremenge zu bestimmen. Es ist deutlich, dass diese Daten
genügen, um sowohl die Menge, wie auch die empirische Zusammensetzung
des gebildeten Assimilationsproduktes zu berechnen.

Setzung der erhaltenen Assimilationsprodukte in allen Fällen die gleiche
war, d.h. völlig unabhängig von dem sehr verschiedenen Oxydations-bezw.
Reduktionszustande des benutzten Substrates. Und zwar war diese
Zusammensetzung immer fast genau diejenige eines Kohlenhydrats
(CH2O). Ausserdem machte es bei einer ersten Betrachtung den Eindruck,
als ob immer ein bestimmtes stöchiometrisches Verhältnis bestände
zwischen der verbrauchten Substratmenge und derjenigen des gebildeten
Assimilationsproduktes.

iso-Buttersäure:nbsp;C^HgO^ 3 O^ ^ 2 CO^ 2 (CH2O) 2 H^O.
n.Valeriansäure: 2 C5H10O2 6 O^ ^ 3 CO^ 7 (CH2O) 3 Ü^O.

Da, wie schon erörtert worden ist, mehrere Anhaltspunkte für die
Auffassung sprechen, dass auch unter den von mir beachteten Versuchs-
bedingungen mit der Oxydation organischer Verbindungen durch Spirillen
assimilatorische Vorgänge verknüpft sind, war es angebracht zu prüfen,
inwieweit hierbei ähnliche, wie die von Barker beobachteten Erscheinun-
gen auftreten würden. Über die diesbezüglichen Versuche wird in den
nächsten Paragraphen berichtet werden. Ein für mich recht glücklicher
Umstand war, dass ich vielmals persönHch mit Barker auf sehr ange-
nehme Weise die hierbei vorkommenden Probleme habe besprechen
können.

§ 2. ALLGEMEINE BEMERKUNGEN ZUR AUSFÜHRUNG DER VER-
SUCHE UND ZUR VERWERTUNG DER ERGEBNISSE.

Bei den Versuchen zur Prüfung der Frage, inwieweit unter den ange-
gebenen Bedingungen bei der Oxydation organischer Verbindungen
assimilatorische Vorgänge stattfinden, habe ich mich hauptsächlich auf
eine Untersuchung einer kleinen Zahl organischer Säuren beschränken
müssen. Wie schon im vorigen Kapitel erwähnt, geschieht nämlich im
allgemeinen die Oxydation von Kohlenhydraten bezw. Alkoholen durch
die Spirillen im Vergleich zu derjenigen der meisten organischen Säuren
so langsam, dass die erstgenannten Substanzen sich für die Versuche
nicht gut eignen.

Es ist im Zusammenhang mit der Erklärung der Versuchsergebnisse
wichtig, sofort zu bemerken, dass die Änderung des pH in den Versuchen,
zu denen das Na- oder Ca-Salz einer organischen Säure als Atmungs-
substrat diente, keinen Einfluss auf die Oxydationsgeschwindigkeit
ausübte. Die Verschiebung der Reaktion behef sich nämlich im allge-
meinen höchstens auf 0.6 pH-Einheiten, also bis zu pH 8.0. Im Kapitel
VI § 5 ist schon gezeigt worden, dass zwischen pH 7.4—8.0 eine
Änderung der H-Ionenkonzentration fast keinen Einfluss auf die Atmung
hat. Sicherheitshalber stellte ich nahezu stets nach Beendigung eines
Versuches mit Hilfe der Glaselektrode das pH der zur Bestimmung der
Sauerstoffaufnahme verwendeten Zellsuspension fest.

Zur Verdeutlichung des bei den hiernach zu erwähnenden Versuchen
angewandten Verfahrens und der Berechnung und Erklärung der Ergeb-
nisse, werde ich jetzt zu einer ausführhchen Besprechung eines Versuches
mit Spirillum tenue übergehen.

In Figur 3 sind die Ergebnisse eines Versuches graphisch wiederge-
geben, bei dem die Oxydationsgeschwindigkeit von Na-Acetat in mehreren

Die oxydative Verarbeitung von Na-Acetat durch Spirillum tenue. Die Sauerstoffaufnahme
ist angegeben in cmm pro 5 Minuten. Das Kontrollgefäss enthielt kein Acetat (is); die
anderen Gefässe enthielten Acetatmengen, welche sich zu einander verhielten wie
1 (x) : 2( ) : 3(0) :nbsp;Die Pfeile geben den Augenblick an, von dem ange-

Konzentrationen als eine Funktion der Zeit ermittelt wurde. Jedes Gefäss
enthielt im einen Seitenfässchen 0,2 ccm 5% KOH und im anderen
0,4 ccm einer Na-Acetat-Lösung, deren Konzentration bekannt war.
Insgesamt wurden einschliesslich des Thermobarometers 6 Manometer
benutzt. Eines diente zur Kontrolle, mit im Seitenfässchen ausschhessHch
0,4 ccm destilliertem Wasser; die anderen 4 Gefässe enthielten Acetat-
Lösungen, deren Konzentrationen sich zueinander verhielten wie
1:2:3:4. In sämtliche Gefässe wurden 2.4 ccm Zellsuspension ge-
bracht. Als Gasphase diente Luft. Nachdem während einer halben Stunde
geschütteh worden war, wurden die Acetat-Lösungen der Zellsuspension
zugesetzt und die Sauerstoffaufnahme beobachtet, indem alle 5 Minuten
eine Ablesung vorgenommen wurde.

Aus Figur 3 ersehen wir, dass, während in der Kontrolle die Sauerstoff-
aufnahme allmähhch und Unear mit der Zeitdauer abnimmt, die Sauer-
stoffaufnahme in den anderen Gefässen nach dem Zufügen des Acetates
rasch ansteigt. Die Steigerung hält so lange an, bis die Sauerstoffaufnahme
nach etwa 20 Minuten eine gewisse konstante Grösse erreicht, die nahezu
unabhängig ist von der Acetat-Konzentration. Während eines Zeitraums,
der der Menge zugefügten Acetates ziemlich gut entspricht, bleibt die
Atmung konstant.

Ein völlig analoges Verhalten zeigt der folgende Versuch mh Spirillum
serpens, bei dem als Atmungssubstrat Ca-Laktat verwendet wurde (vergl.
Fig. 4). Es ist klar, dass in diesen beiden Fällen eine s.g. Blackman-
Kurve vorliegt, bei der die Kapazität des Enzymsystems nach einiger
Zeit gänzlich beansprucht ist, und dieses als beschränkender Faktor
auftritt.

Wenn wir nun zu Figur 3 zurückkehren, sehen wir, dass die Sauerstoff-
aufnahme schliesslich wieder abnimmt, anfangs sehr schnell, nachher
langsamer. Bei der geringsten Acetat-Konzentration ist nach einer Stunde
die Sauerstoffaufnahme derjenigen der Kontrolle wieder nahezu gleich.

Es ist ohne weiteres ersichtUch, dass wir es in diesen beiden Fällen im
wesentUchen mit den gleichen Erscheinungen zu tun haben, wie diese von
Barker für Prototheca Zopfii beobachtet worden sind.

Die hier folgende Analyse der beobachteten Erscheinungen ist denn
auch in engem Anschluss an die BARKERschen Ausführungen vorge-
nommen worden.

Da die Zeitdauer, während der die Atmung konstant bleibt, ungefähr
der Acetatmenge proportional ist und weiter die Sauerstoffaufnahme in
sämtlichen Gefässen plötzlich so scharf abnimmt, ist die Annahme

begründet, dass der Atmungsabfall der vollkommenen Substratum-
wandlung zuzuschreiben ist.

Auf welchen Umstand ist es dann aber zurückzuführen, dass die
Atmungsgeschwindigkeit nach vollständiger Umwandlung des Sub-

strates nicht augenbhcklich abfälh zu der der Kontrolle ? Eine zweifache
Erklärung dieser Erscheinung is möglich; nämlich entweder die Zellen
(richtiger: die Menge der Atmungsenzyme) haben sich während des
Versuches vermehrt, oder die Atmung der ursprünglichen Menge der
Zellen ist grösser als die der Kontrolle, infolge der Anwesenheit eines
anfangs aus dem Acetate gebildeten Assimilationsproduktes, das später
allmähhch oxydiert wird. Es ist nicht recht möglich, zwischen diesen zwei
Erklärungsweisen zu entscheiden, voraussichtlich werden beide wohl zum
Teil zutreffen. Gegen die Wachstumshypothese spricht die kurze Dauer
des Versuches und das Fehlen von Stickstoffverbindungen im Medium.
Es gibt denn auch mehr Andeutungen zu Gunsten der zweiten Erklärungs-
weise. In diesem Falle müsste man nämlich erwarten, dass die Menge des
Assimilationsproduktes der Menge umgewandelten Substrates propor-
tional ist. Aus Figur 3 geht nun hervor, dass in den acetathaltigen Kulturen

die Steigerung der finalen Atmungsintensität im Vergleich zu der Kon-
trolle annähernd der Menge des zugefügten Acetates proportional ist. Dies
entspricht völlig der Erwartung, wenn wir annehmen, dass die Atmungs-
grösse in der letzten Phase des Versuches von der Menge des vorhandenen
Assimilationsproduktes bestimmt wird.

Ein sehr wichtiger Punkt bei dieser Betrachtungsweise ist die Frage,
ob die starke Atmungsabnahme tatsächlich auf eine vollkommene Um-
wandlung des Substrates zurückgeführt werden darf. Wegen der mini-
malen Mengen, welche hinzugefügt werden, ist es leider kaum ausführbar,
das Verschwinden des Acetates chemisch nachzuweisen. Jedoch ist eine
starke Stütze zu Gunsten der obengenannten Auffassung in Versuchen
ZU finden, bei denen gleichzeitig die Sauerstoffaufnahme und Kohlen-
säureabgabe festgestellt wurden. So war bei einem Versuche (grund-
sätzlich dem Acetatversuche mit Spirillum tenue ganz ähnlich), bei dem
Na-Succinat durch Spirillum Itersonii oxydiert wurde, der respiratorische
Quotient vor dem Zufügen des Succinates fast 1 (0.92). Nachdem das
Succinat hinzugefügt war, stiegen Sauerstoffaufnahme und Kohlen-
säureabgabe recht schnell, allein derart, dass die Kohlensäurebildung
wesentlich grösser war als die Sauerstoffaufnahme, m.a. W. der respirato-
rische Quotient war grösser als 1 (1.31). Von dem Augenblick an, dass die
Atmung scharf abnahm, bekam der respiratorische Quotient jedoch wieder
einen Wert von nahezu 1 (1.02). Offenbar war in jenem Augenblick
die primäre Succinatoxydation mit einem respiratorischen Quotienten
grösser als 1 abgelaufen und begann ein zweiter Oxydationsprozess mit
einem niedrigeren Quotienten.

Ein anderer Versuch, bei dem Butyrat durch Spirillum Itersonii
oxydiert wurde, unterschied sich insofern von dem mit Succinat, als hier
der respiratorische Quotient der primären Butyratoxydation weit unter
1 lag (0,64). Nachdem die erste Oxydation beendigt war, stieg der respi-
ratorische Quotient wieder und belief sich für die zweite Oxydationsphase
auf 0.95.

Es scheint mir, dass diese Tatsachen deuthch dafür sprechen, dass das
Substrat nach dem starken Atmungsabfall aus der Zellsuspension ver-
schwunden ist und dies wird für die folgenden Ausführungen denn auch
als Grundlage angenommen.

Um nun aber den zur vollständigen Verarbeitung einer gewissen Menge
Substrates benötigten Sauerstoff zu ermitteln, ist es erforderlich zu ent-
scheiden, welcher Punkt auf der Zeitkurve übereinstimmt mit dem voll-
kommenen Verschwinden des Substrates, Da der Übergang von einer

Atmungsphase in die andere nicht immer sehr scharf ist, wird bei der
Bestimmung dieses Punktes einige Willkür nicht auszuschliessen sein.
Das eine Mal wird vielleicht das Substrat noch nicht ganz verschwunden
sein, ein anderes Mal ist das Substrat bereits eine Zeitlang vollständig
verbraucht. Der Übergang ist jedoch meistens so deutlich, dass man nie
weit vom Punkte der vollständigen Verarbeitung entfernt sein kann. Bei
einer genügenden Anzahl Versuche werden sich die geringen Fehler
überdies ausgleichen. In Figur 3 bezeichnen die Pfeile die Punkte auf den
Kurven, bei denen angenommen wird, dass das Substrat völlig ver-
schwunden sei.

Eine andere wichtige Frage ist, in welchem Masse bei diesen Versuchen
neben der Sauerstoffaufnahme infolge der Substratoxydation, die sog.
Eigenatmung der Zellen eine Rolle spielt. Diese Frage ist von Barker
gründlich diskutiert worden, sodass ich in dieser Beziehung auf seine
Publikation bezugnehmen kann. Seine Folgerung ist, dass die Eigen-
atmung bei Anwesenheit einer oxydierbaren Substanz mehr oder weniger
zurückgedrängt wird. In welchem Masse diese Zurückdrängung erfolgt,
hängt ab von der Geschwindigkeit, mit der das Substrat oxydiert wird.
Bei Anwesenheit einer leicht oxydierbaren Substanz darf man annehmen,
dass die Eigenatmung nahezu ausgeschaltet ist. Hingegen würde die
Eigenatmung bei Verwendung einer nur langsam verarbeiteten Ver-
bindung ein nicht zu vernachlässigender Faktor sein, dem man in irgend-
welcher Weise Rechnung tragen müsse.

Im allgemeinen braucht man keine Korrektion einzuführen. Es zeigt
sich nämlich aus den Figuren 3 und 4, dass die Atmungsintensität nahezu
unabhängig ist von der Substratkonzentration. Dies bedeutet, dass sogar
bei sehr geringer Konzentration das Enzymsystem völlig beansprucht ist,
wodurch die Oxydation anderer Substanzen — in diesem Falle derjenigen,
welche verantwortlich sind für die Eigenatmung — praktisch ausgeschaltet
sein wird.

Die Tabelle IV zeigt die bei der oxydativen Verarbeitung der verschie-
denen Acetatmengen aufgenommenen Mengen Sauerstoff, wobei die
Werte der Blankokorrektion gleich Null gesetzt sind.

Deutlich geht aus der 3ten Spalte hervor, dass zur vollständigen Ver-
arbeitung der vier verschiedenen Acetatmengen die diesen entsprechenden
Quantitäten Sauerstoff verwendet worden sind. Die 4te Spalte lehrt jedoch,
dass diese Mengen nur etwa die Hälfte der theoretisch zur vollständigen
Oxydation erforderlichen betragen. Aus der guten Übereinstimmung zwi-
schen den Werten der geringsten und der grössten Menge oxydierten

Substrates — wobei im ersten Falle eine eventuell anzuwendende Blanko-
korrektion nicht ohne Bedeutung sein würde — darf man schliessen, dass
die Eigenatmung nahezu ganz zurückgedrängt worden ist.

Dies ist desto auffallender, weil die Eigenatmung bei diesem Versuche
und im allgemeinen bei Spirillum tenue im Vergleich mit der Geschwin-
digkeit, mit der mehrere Substrate oxydiert werden, ziemlich hoch ist.

Da die Eigenatmung bei den anderen untersuchten Spirillum-hmn
gering ist (vergl. hierzu z.B. Figur 4), habe ich bei der Berechnung der
Ergebnisse der hiernach zu erwähnenden Versuche auch stets unterlassen
eine Blankokorrektion anzubringen.

§ 3. DIE OXYDATIVE VERARBEITUNG ORGANISCHER VERBINDUN-
GEN DURCH SPIRILLUM SERPENS (MÜLLER) WINTER.

Spirillum serpens stellt wegen seiner grossen Zellen und leichten Zücht-
barkeit ein äusserst geeignetes Objekt für manometrische Versuche dar.
Um mich möglichst gut in die Methodik einzuarbeiten, habe ich eine
grosse Anzahl Versuche mit diesem Organismus gemacht. Meist wurden
die Zellen kultiviert auf Peptonagar, ein einziges Mal auch wohl auf
Peptonagar mit 0,5% Ca-Laktat. Auf letztgenanntem Nährboden ent-
stehen recht zierlich gewundene und gut beweghche Zellen, die sehr
volutinreich sind. Für das Ergebnis der Versuche ist es aber gleichgültig,
welchen Nährboden man verwendet.

Es mag hier vielleicht noch erwähnt werden, dass man in der Beweglich-
keit der Zellen ein recht taugliches Kontrollemittel besitzt hinsichtlich des
„Gesundheitszustandesquot; der Zellen. Während nämlich nach Beendigung
eines Versuches die Zellen in den substratenthaltenden Gefässen wegen
ihrer grossen Beweglichkeit einen höchst eindrucksvollen Anblick dar-
bieten, sind die Zellen im Kontrollgefäss infolge der „Hungerkurquot;
grösstenteils unbeweglich.

Die gleichen Erscheinungen, welche sich bei dem im vorhergehenden
Paragraphen besprochenen Versuch über die Acetat-Verarbeitung durch
Spirillum tenue zeigen, treten auch bei der oxydativen Verarbeitung
verschiedener organischer Verbindungen durch Spirillum serpens auf. Die
primäre Umwandlung des Substrates geht schnell vor sich und resultiert
offenbar in der Bildung eines ziemlich stabilen Assimilationsproduktes.
Die weitere Oxydation dieses Produktes erfolgt langsam. Auch die
respiratorischen Quotienten zeigten sich in mehreren Fällen wiederum
verschieden. Bei einem Versuche hatte die primäre Oxydation von
Na-Acetat z.B. einen respiratorischen Quotienten 1.04; der respiratorische
Quotient der zweiten Oxydationsphase behef sich hingegen auf 0.92.
Bei einem Versuche mit Propionat waren diese Zahlen 0.70 bezw. 0.88.

Tabelle V zeigt die Mengen aufgenommenen Sauerstoffs und gebildeter
Kohlensäure bei der Oxydation einiger organischer Säuren. Die Daten
dieser Tabelle sind zusammengefasst in Tabelle VI, in der der aufge-
nommene Sauerstoff und die gebildete Kohlensäure wiedergegeben sind
als Moleküle pro Molekül umgewandelten Substrates. Die in solcher
Weise erhaltenen Zahlen werden mit den zur vollständigen Oxydation zu
Kohlensäure und Wasser berechneten Zahlen vergUchen.

Aus den Tabellen geht hervor, dass die primäre Oxydation der ver-
schiedenen Verbindungen immer eine unvollständige ist. Während man
bei der Oxydation von Propionsäure und Bernsteinsäure noch 70—80%
des Kohlenstoffs als Kohlensäure wiederfindet, wird der Kohlenstoff von
Essigsäure zu nur 50% zu Kohlensäure oxydiert.

Weiter zieht es die Aufmerksamkeit auf sich, dass die Mengen Sauerstoff
und Kohlensäure in einem einfachen stöchiometrischen Verhältnis zu den
Mengen umgewandelten Substrates stehen. Bei der Oxydation von
Essigsäure wird z.B. pro 1 Molekül Substrat gerade ein Molekül Sauer-
stoff aufgenommen und gleichfalls 1 Molekül Kohlensäure gebildet.
Auch bei den anderen Verbindungen lassen sich jedenfalls annähernd
derartige einfachen Verhältnisse zurückfinden.

Sauerstoffaufnahme, Kohlensäurebildunl respiratorischer Quotient bei der
oxydativen Verarbeitung organische' Endungen durch Spirillum serpens.

Sauerstoffaufnahme, Kohlensäurehildüd respiratorischer Quotient bei der
oxydativen Verarbeitung organisch^' ^ ^''bindungen durch Spirillum serpens.

sehen, für vollständige Oxydation zu Kohlensäure und Wasser berech-
neten, gleich. Da nun die Molekularmengen der bei diesen unvollständigen
Oxydationen reagierenden Stoffe — Sauerstoff und Substrat — und eines

Die oxydative Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum
serpens. Sauerstoff und Kohlensäure sind in Molen pro Mol verarbeitetes
Substrat angegeben worden. Die theoretischen Werte sind für vollständige
Oxydation zu Kohlensäure und Wasser berechnet worden.

der Reaktionsprodukte — Kohlensäure — bekannt sind, ist es möglich, die
empirische Zusammensetzung des anderen Produktes (oder der anderen
Produkte) abzuleiten. Es ist nun angebracht zu prüfen ob, genau wie bei
den BARKERschen Versuchen mit Prototheca Zopfii, auch hier der nicht als
Kohlensäure zurückgefundene Kohlenstoff des Substrats in der Zusam-
mensetzung eines Kohlenhydrats auftritt.

Der Umstand, dass es tatsächlich möglich ist, die Substanzbilanz
schliessend zu machen durch die Annahme, dass Kohlenhydrat — neben
Wasser — gebildet wird, spricht sehr zu Gunsten dieser Ansicht:

Um ein derartiges Ergebnis zu bekommen, war es jedoch nötig, die
experimentell gefundenen Daten für den Gaswechsel einigermassen
abzurunden, sodass ganzzahlige Molekülverhältnisse resultierten. Tabelle
VII gibt eine Übersicht von der Grösse dieser Korrektionen.

Die oxydative Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum
serpens. Sauerstoff und Kohlensäure sind in Molen pro Mol verarbeitetes
Substrat angegeben worden. Die als „theoretischquot; angegebenen Werte sind
diejenigen, welche den gegebenen Gleichungen zu Grunde gelegt worden sind.

Der Unterschied zwischen den experimentellen und den in Rechnung
gebrachten Daten ist zu vernachlässigen für Essigsäure, Propionsäure und
Milchsäure; die Übereinstimmung ist jedoch etwas weniger gut für
Bernsteinsäure und Brenztraubensäure. Bernsteinsäure wird nur langsam
von Spirillum serpens oxydiert, sodass hierbei die Eigenatmung möglicher-
weise nicht ganz zu vernachlässigen ist. Bei Buttersäure ist allerdings
die notwendige Korrektion merklich grösser als bei den anderen Ver-
bindungen.

Immerhin weisen die für diese 6 Verbindungen erhaltenen Zahlen
darauf hin, dass das neben der Kohlensäure gebildete Oxydationsprodukt
von Spirillum serpens ungefähr die Zusammensetzung eines Kohlen-
hydrates hat. Die Tatsache, dass dies zutrifft unabhängig von der Konsti-
tution der oxydierten Verbindung ist eine kräftige Stütze für die Annahme,
dass dieser Stoff in der Tat assimiliert und nicht ausgeschieden wird. Bei
der Oxydation organischer Verbindungen durch Essigbakterien wird
nämlich in manchen Fällen ein unvollkommen oxydiertes Produkt ausge-

schieden. Dieses Produkt kann jedoch recht verschiedenartig sein und
wird gänzlich durch die Konstitution der oxydierten Verbindung bedingt.

Kommen wir jetzt noch einmal auf die Tabellen zurück, so fällt es auf,
wie sehr die Mengen des Assimilationsproduktes bei den verschiedenen
Verbindungen auseinanderlaufen. Während bei Essigsäure 50% des
Kohlenstoffs assimiliert wird, geht bei Propionsäure nicht weniger als
etwa 80% als Kohlensäure verloren.

Auch Bernsteinsäure wird mit einer geringen Ausbeute assimihert. Die
Regelmässigkeit, welche Barker für Prototheca feststeUte, nämlich dass im
allgemeinen die Menge des Assimilationsproduktes, gebildet pro Molekül
umgewandelter Fettsäure, mit der Länge der Kohlenstoffkette zunimmt,
trifft hier nicht zu. Während bei der Oxydation von 1 Mol Essigsäure
1 Mol CH2O und bei der Oxydation von Buttersäure ungefähr 2,5 Molen
CH2O gebildet werden, erhaben wir bei der Umwandlung von 1 Mol
Propionsäure nur 0,5 Mol CHjO.

Schhesshch werde ich noch erwähnen, dass sich während der Oxydation
von Brenztraubensäure Erscheinungen feststellen liessen, welche von
denjenigen bei der Oxydation der anderen organischen Verbindungen
wesenthch abwichen. Es zeigte sich nämlich, dass, während die Druck-
änderungen in dem zur Ermittelung der Sauerstoffaufnahme verwendeten
Gefässe einen normalen Verlauf aufwiesen, diese Änderungen in dem zur
Kohlensäurebestimmung gebrauchten Gefässe ganz anders verliefen. Im
Anfang wurde offenbar ein Übermass an Kohlensäure produziert. Dies
veranlasste mich zu einer näheren Prüfung dieser Sachlage, indem ich die
respiratorischen Quotienten für verschiedene Perioden der Substrat-
verarbeitung bestimmte. Im Anschluss hieran wurde dies auch bei einem
Laktat-Versuch festgesteüt. Wie in Figur 5 und in Tabelle VIII angegeben
zeigte es sich hierbei, dass der respiratorische Quotient bei der Oxydation
von Laktat während der ganzen Periode der Substratverarbeitung prak-
tisch gleich 1 ist. Dagegen hegt der respiratorische Quotient bei der
Oxydation von Pyruvat im Anfangstrajekt AB weit oberhalb 1, kommt im
zweiten Trajekt BC in die Nähe von 1 und fäUt im letzten Trajekt CD
beträchtlich unterhalb 1. Diese Abnahme des respiratorischen Quotienten
weist darauf hin, dass während des Oxydationsprozesses zwei oder mehr
Prozesse neben oder nach einander verlaufen. Wenn wir uns eine Vor-
stellung von den möghcherweise stattfindenden Prozessen machen wollen,
liegt es nahe an eine Dekarboxyherung des Brenztraubensäuremoleküls
zu denken unter Bildung eines Moleküls Acetaldehyds und eines Moleküls
Kohlensäure.

CHg. CO . COOK ^ CO2 CH3. CHO.
Der respiratorische Quotient dieser Reaktion ist 00. Hierauf würde
dann eine (unvollkommene) Oxydation des Acetaldehyds nach folgender
Gleichung vor sich gehen:

CH3 . CHO 3 O ^ CO2 CH2O.
Der respiratorische Quotient dieser Reaktion beträgt 0,67; der respi-
ratorische Quotient der Gesamtreaktion:

Die Sauerstoff auf nähme während der Verarbeitung von 0,15 ccm. einer 0,1 molaren
Na-Pyruvat Lösung (9), bezw. 0,2 ccm einer 0,1 molarenCa-Laktat Lösung (O), durch
Spirillum serpens. Bei den mit Pfeilen markierten Punkten ist auch die Menge der ge-
bildeten Kohlensäure bestimmt worden. (Vergleiche hierzu Tabelle VIII).

Die in der Tabelle VIII verzeichneten Werte für den Verlauf des
respiratorischen Quotienten während des Oxydationsprozesses stehen
in gutem Einklang mit dieser Vorstellung, falls man annimmt, dass die
Dekarboxylierung der Brenztraubensäure und die daran anschliessende
Oxydation des Acetaldehyds in den Zellen nebeneinander stattfinden.

Es ist in diesem Zusammenhang wichtig zu bemerken, dass Meyerhof
(1925) bei der Oxydation von Acetaldehyd durch Presshefe einen respi-

ratorischen Quotienten = 0.69 feststellen konnte, was darauf hinweist,
dass die Oxydation von Acetaldehyd hier auf ähnliche Weise verläuft wie

Die im Laufe der oxydativen Verarbeitung von 0,15 ccm einer 0,1 molaren
Na-Pyruvat-Lösung, bezw. 0,2 ccm einer 0,1 molaren Ca-Laktat-Lösung
durch Spirillum serpens gefundenen respiratorischen Quotienten.

bei Spirillum serpens. Auch Stephenson und Cook (1928) fanden für
Bacterium coli, dass bei der vollständigen Umwandlung eines Moleküls
Brenztraubensäure 1,5 Moleküle Sauerstoff verbraucht werden. Es ist
wahrscheinUch, dass die (unvollkommene) Oxydation der Brenztrauben-
säure auch hier auf ähnliche Weise wie bei Spirillum serpens vor sich geht.

§ 4. DIE OXYDATIVE VERARBEITUNG ORGANISCHER VERBINDUN-
GEN DURCH SPIRILLUM ITERSONII NOV. SPEC.

In den Tabellen IX und X sind die Ergebnisse, die bei der oxydativen
Verarbeitung einiger organischer Verbindungen durch Spirillum Itersonii
erhalten wurden, zusammengefasst.

Es ist deutlich, dass auch hier die primäre Oxydation der verschiedenen
Verbindungen immer eine unvollständige ist, während überdies die
Mengen Sauerstoff und Kohlensäure annähernd in einem einfachen
stöchiometrischen Verhältnis zu den Mengen umgewandelten Substrates

Sauerstoffaufnahme, Kohlensäurebildung und respiratorischer Quotient bei quot;^Hativen Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum Itersonii.

Sauerstoffaufnahme, Kohlensäurebildung und respiratorischer Quotient beid^' quot;Dativen Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum Itersonii.

Die oxydative Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum
Itersonii. Sauerstoff und Kohlensäure sind in Molen pro Mol verarbeitetes
Substrat angegeben worden. Die theoretischen Werte sind für vollständige
Oxydation zu Kohlensäure und Wasser berechnet worden.

stehen. In dem im vorigen Paragraphen erörterten Sinne können wir die
folgenden Gleichungen aufstellen:

Propionsäure: 2 CaHgOa 5 O2 4 CO2 2 (CH2O) 4 H2O.
n.Buttersäure: 2 CiHgOa 5 O2 ^ 3 CO2 5 (CH^O) 3 H2O.
Milchsäure:nbsp;CgHeOs 2 Og -gt; 2 CO2 (CH2O) 2 HgO.

Brenztraubensäure: 2 C3H4O3 3 O2 4 CO2 2 (CH2O) 2 H2O.
Bernsteinsäure: 2nbsp; 4 O2 -gt; 5 CO2 3 (CH2O) 3 H2O.

Aus der Tabelle XI ist nun zu ersehen, inwieweit die experimentellen
Daten von den in Rechnung gebrachten abweichen.

Für Essigsäure, Propionsäure, Milchsäure und Brenztraubensäure ist
die Abweichung zu vernachlässigen. Für Bernsteinsäure ist der Unter-
schied etwas bedeutender, während für Buttersäure die Korrektion für den
verbrauchten Sauerstoff recht beträchtlich ist.

Als merkwürdiger Umstand ergibt sich hierbei, dass zwar die für
Spirillum Itersonii erhaltenen Gleichungen für Essigsäure, Buttersäure,
Milchsäure und Brenztraubensäure den, für Spirillum serpens aufgestellten
gleich sind, doch dass bei den beiden Arten für Propionsäure und Bern-
steinsäure wesentlich andere Verhältnisse zwischen Substrat und Assimi-
lationsprodukt auftreten.

Immerhin scheint es auf Grund der erhaltenen Ergebnisse be-
rechtigt zu schhessen, dass auch das Assimilationsprodukt von Spirillum

Die oxydative Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum
Itersonii. Sauerstoff und Kohlensäure sind in Molen pro Mol verarbeitetes
Substrat angegeben worden. Die als „theoretischquot; angegebenen Werte sind
diejenigen, welche den gegebenen Gleichungen zu Grunde gelegt worden sind.

Auch hier konnte aus Versuchen, bei denen der respiratorische Quotient
für verschiedene Trajekte der Verarbeitung bestimmt wurde, geschlossen
werden, dass die Oxydation der Brenztraubensäure wahrscheinlich über
eine Dekarboxyherung zu Acetaldehyd vor sich geht.

§ 5. DIE OXYDATIVE VERARBEITUNG ORGANISCHER VERBINDUN-
GEN DURCH SPIRILLUM TENUE (MÜLLER) EHRENBERG.

Die Tabellen XII und XIII zeigen die Ergebnisse der Versuche mit
Spirillum tenue.

Es ist sofort ersichthch, dass auch hier die Oxydation der verschiedenen
Verbindungen immer eine unvollständige ist, während die Mengen
Sauerstoff und Kohlensäure annähernd in einem einfachen stöchiome-
trischen Verhältnis zu den Mengen der umgewandelten Substrate stehen.

In dem im § 3 angegebenen Sinne können wir nun wieder die folgenden
Gleichungen aufstellen:

Propionsäure: 2 CgHßOa 5 O^ ^ 4 CO^ (CH^O) 4 H^O.
n.Buttersäure: 2nbsp; 7 O^ 5 CO^ 3 (CHP) 5 H^O.

Brenztraubensäure: 2 C3H4O3 3 O^ ^ 4 CO^ 2 (CH2O) 2 H^O.
Bernsteinsäure; 2 CiHeO^ H- 4 O^ ^ 5 CO^ 3 (CHP) 3 H^O.

S auerstoffauf nähme, Kohlensäurebildmg und respiratorischer Quotient bei '^^ydativen Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum tenue.

Sauerstoff auf nähme, Kohlensäurebildung und respiratorischer Quotient bei d^^ ^^ydativen Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum tenue.

Die oxydative Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum
tenue. Sauerstoff und Kohlensäure sind in Molen pro Mol verarbeitetes
Substrat angegeben worden. Die theoretischen Werte sind für vollständige
Oxydation zu Kohlensäure und Wasser berechnet worden.

Aus der Tabelle XIV ist zu ersehen, inwieweit die experimentellen
Daten von den in Rechnung gebrachten abweichen.

Die oxydative Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum tenue.
Sauerstoff und Kohlensäure sind in Molen pro Mol verarbeitetes Substrat
angegeben worden. Die als „theoretischquot; angegebenen Werte sind diejenigen,
welche den gegebenen Gleichungen zu Grunde gelegt worden sind.

Für Essigsäure, Propionsäure, Milchsäure, Brenztraubensäure und
Bernsteinsäure ist der Unterschied zu vernachlässigen, nur für Butter-
säure ist die Korrektion für den verbrauchten Sauerstoff recht bedeutend.

Es fällt sofort auf, dass die gegebenen Gleichungen sich teilweise mit
den für Spirillum serpens und teilweise mit den für Spirillum Itersonii
aufgestellten decken. Nur die Milchsäure wird von Spirillum tenue offenbar
auf andere Weise verarbeitet als von den beiden letztgenannten Arten.

Immerhin kann aus den erhaltenen Ergebnissen geschlossen werden,
dass das Assimilationsprodukt von Spirillum tenue gleichfalls ungefähr
die Zusammensetzung eines Kohlenhydrates hat.

Es konnte festgestellt werden, dass die Oxydation von Brenztrauben-
säure wahrscheinlich über eine Dekarboxylierung zu Acetaldehyd vor sich
geht.

§ 6. DIE OXYDATIVE VERARBEITUNG ORGANISCHER VERBINDUN-
GEN DURCH SPIRILLUM UNDULA (MÜLLER) EHRENBERG.

Wie schon vorher erwähnt wurde, oxydiert Spirillum undula Propion-
säure, Milchsäure und Bernsteinsäure so langsam, dass es nicht möglich
war, diese Verbindungen als Substrat für Atmungsversuche zu ver-
wenden. Dagegen wurden n.Capronsäure, n.Caprylsäure und Aethyl-
alkohol genügend schnell oxydiert, um ihre Untersuchung zu ermöglichen.

Es ergibt sich hieraus, dass die Oxydation der untersuchten Verbin-
dungen immer eine unvollständige ist. Bei der Auswertung dieser Daten
auf die bekannte Weise, erhält man die folgenden Gleichungen:

n.Buttersäure: 4 C^HgOa 9 O^ ^ 5 CO, 11 (CH2O) 5 H^O.
n.Capronsäure: CgHiaOa -h 4 O2 ^ 2 CO2 4 (CH2O) 2 HjO.
n.Caprylsäure: 2 CgHigOa 13 O2 7 CO2 -f 9 (CH2O) 7 H^O.
Brenztraubensäure: 2 C3H4O3 3 O2 4 CO2 -f 2 (CH2O) -f- 2 H2O.
Aethylalkohol:nbsp;CaHgO 2 O^ ^ CO2 (CH2O)-f 2 H2O.

Aus Tabelle XVII geht hervor, in welchem Masse die experimentell
gefundenen Zahlen korrigiert werden müssen.

Für Essigsäure, Brenztraubensäure und Aethylalkohol ist die Korrek-
tion nur sehr gering, jedoch für Buttersäure, Capronsäure und Capryl-
säure recht bedeutend.

Es muss in dieser Beziehung allerdings bemerkt werden, dass, was die
Capronsäure und die Caprylsäure anbelangt, bei der geringen Zahl der

Sauerstoffaufnahme, Kohlensäurebildung und respiratorischer Quotient bei '^Jxydativen Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum undula.

30,4
32,1
33,4
30,9

69.4

67.5

63.5

60.6

Sauerstoffaufnahme, Kohlensäurebildmg und respiratorischer Quotientnbsp;Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum undula.

Die oxydative Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum
undula. Sauerstoff und Kohlensäure sind in Molen pro Mol verarbeitetes
Substrat angegeben worden. Die theoretischen Werte sind für vollständige
Oxydation zu Kohlensäure und Wasser berechnet worden.

Die oxydative Verarbeitung organischer Verbindungen durch Spirillum
undula. Sauerstoff und Kohlensäure sind in Molen pro Mol verarbeitetes
Substrat angegeben worden. Die als „theoretischquot; angegebenen Werte sind
diejenigen, welche den gegebenen Gleichungen zu Grunde gelegt worden sind.

Versuche und bei der geringen Menge zugefügten Substrates ein gering-
fügiger Pipettierfehler einen beträchtlichen Einfluss auf das Endergebnis
ausüben kann.

stellten Gleichungen fällt es auf, dass Spirillum undula Essigsäure und
Brenztraubensäure auf die gleiche Weise oxydiert, dass dagegen Butter-
säure wieder ganz anders verarbeitet wird.

Auch hier hefern die erhaltenen Ergebnisse wieder einen Hinweis dafür,
dass das gebildete Assimilationsprodukt ungefähr die Zusammensetzung
eines Kohlenhydrates hat.

Aus dem Verlaufe des respiratorischen Quotienten konnte gleichfalls
geschlossen werden, dass die Oxydation von Brenztraubensäure wahr-
scheinhch über eine Dekarboxyherung zu Acetaldehyd stattfindet.

Die in den vorhergehenden Paragraphen beschriebenen Beobachtungen,
welche lehrten, dass unter den gewählten Bedingungen immer ein be-
trächtlicher Teil des Substrats assimihert wird, Hessen die Frage auf-
kommen, ob dieser Sachverhalt durch den physiologischen Zustand der
für die Versuche benutzten Zellen bedingt wurde, oder ob diese Assimi-
lationsvorgänge stets mit der Atmung verknüpft waren.

Um eine Einsicht in diese Frage zu bekommen, habe ich folgenden
Versuch vorgenommen. Es wurde die Art der Substratverarbeitung bei
Zellen untersucht, welche vorher reichlich Gelegenheit hatten sich unter
aktive Zellvermehrung praktisch ausschliessenden Bedingungen mit
Assimilationsprodukten zu sättigen.

Hierzu wurden die wie gewöhnHch auf Peptonagar gezüchteten ZeUen
von Spirillum serpens durch sorgfältiges Abzentrifugieren mögHchst
vollständig von den Bestandteilen des Peptonagars befreit und dann in
einer Phosphatpufferlösung suspendiert. Die eine Hälfte der Zellsuspen-
sion wurde nun zu einem manometrischen Versuch benutzt, wobei als
Atmungssubstrat 0,2 ccm einer 0,1 molaren Ca-Laktat-Lösung verwendet
wurde. Hierbei zeigte es sich, dass erwartungsgemäss pro Mol verarbeiteten
Substrates etwa ein Mol CHjO assimiliert wurde.

Die andere Hälfte der Zellsuspension wurde, nachdem ein Übermass
Na-Laktat zugefügt worden war, in einen Erlenmeyer gebracht. Diese
wurde dann während etwa 9 Stunden bei 30° C aufbewahrt, wobei durch
starkes Schütteln für einen genügenden Sauerstoff-Zutritt zu der ZeUsus-
pension gesorgt wurde. AUerdings trat hierbei eine unerwünschte Verschie-
bung des pH ein. Um eine Beschädigung der ZeUen mögHchst zu vermeiden,
wurden die Zellen deshalb alle 3 Stunden wieder abzentrifugiert und dann
aufs neue in Pufferlösung mit Übermass Na-Laktat suspendiert. Nach

9-stündigem Schütteln wiesen die meisten Zellen noch immer eine gute
Beweghchkeit auf, während mikroskopisch keine Entwicklung anderer Mi-
kroorganismen festgestellt werden konnte. Nun wurden die Zellen abermals
sehr sorgfältig (zweimal) abzentrifugiert, um eventuell noch vorhandenes
Laktat zu entfernen. Darauf wurden sie wieder in der Phosphatpufferlösung
suspendiert und diese Zellsuspension für einen manometrischen Versuch
benutzt. Es zeigte sich nun, dass bei der Verarbeitung von 0,2 ccm einer
0,1 molaren Ca-Laktat-Lösung noch stets pro Mol Laktat etwa ein Mol
CHjO assimiliert wurde. Dabei war die Atmungsintensität (Qq^) dieser
Zellsuspension allerdings bedeutend niedriger als diejenige der bei dem
ersten manometrischen Versuche benutzten Zellsuspension, sodass daraus
die Folgerung gezogen werden muss, dass ein Teil der Zellen abgestorben
oder stark beschädigt worden war. Ein weiterer Unterschied zwischen den
beiden Zellsuspensionen bestand darin, dass bei den während 9 Stunden
mit einem Übermass Laktat geschüttelten Zellen die Eigenatmung viel
grösser war. Dies ist vollkommen begreifhch, da die Zellen während der
9-stundigen Behandlung mit Laktat eine grosse Menge Assimilationspro-
dukt haben aufspeichern können.

Der Versuch lehrt also, dass auch bei Zellen, welche sich vorher unter
Ausschluss von Zellvermehrung mit Assimilationsprodukten haben
sättigen können, die Atmung in gleichem Masse mit den Assimilations-
vorgängen verknüpft bleibt.

Eine zweite Frage, welcher ich noch näher getreten bin, ist die nach der
Natur der gebildeten Assimilationsprodukte.

Da die Assimilation offenbar ebenso gut stattfindet unter Verhältnissen,
welche die Zellvermehrung praktisch verhindern, lag es auf der Hand
an Reservesubstanzen zu denken.

Wie schon im Kapitel IV häufig erwähnt, bilden alle untersuchten
Spirillum-hntn unter gewissen Wachstumsverhältnissen reichlich Volutin.
Es schien daher wichtig zu untersuchen, ob auch bei den kurzfristigen
Atmungsversuchen eine Volutinbildung festzustellen wäre. Es zeigte sich
nun, dass dies tatsächhch zutraf.

Bei Kulturen auf Peptonagar besitzen die Zellen von Spirillum serpens
nach etwa 24 Stunden nur wenig Volutin (Abb. 11). Nachdem nun von
einer Suspension derartiger Zellen innerhalb etwa 2 Stunden 0,2 ccm
einer 0,1 molaren Ca-Laktat-Lösung verarbeitet worden war, stellte es sich
heraus, dass nahezu sämtliche Zellen eine reichliche Menge Volutin
enthielten (Abb. 12). Die Zellen im Kontroll-Gefäss (denen kein Laktat
zugefügt war) zeigten sich dagegen wiederum nahezu volutinfrei.

Abb. 11.
Spirillum serpens.
Die Zellen einer Zellsuspension photographiert
vor dem Beginn eines manometrischen Ver-
suches, wobei 0,2 ccm einer 0,1 molaren
Ca-Laktat Lösung als Atmungssubstrat diente.
Die Zellen enthalten praktisch kein Volutin.
(Vergr. 1200).

Spirillum serpens.
Die Zellen der in Abb. 11 abgebildeten Zell-
suspension, nach dem Laktatversuch photo-
graphiert. Sämtliche Zellen enthalten nun
reichlich Volutin.

Über die Zusammensetzung des Volutins ist leider noch verhältnis-
mässig wenig bekannt. Auf Grund der Untersuchungen von Zikes (1922)
und von Glaubitz (1923), aber besonders auf Grund derjenigen van
Herwerdens (1917) kann man schhessen, dass man es hier mit einer der
Gruppe der Nukleine angehörigen Substanz zu tun hat. van Herwerden
wies nach, dass zur Bildung von Volutin durch Hefe die Anwesenheit von
Phosphat durchaus erforderhch ist. Weiter wurde wahrscheinlich ge-
macht, dass unter dem Einflüsse einer Nuklease aus dem Volutin
Phosphorsäure abgespalten wurde.

Auch ich habe die Unentbehrlichkeit von Phosphorsäure für die
Volutinsynthese in Spirillum serpens bestätigen können, indem ich die
Zellen nicht in Phosphatpuffer, sondern in destilliertes Wasser mit
Laktat suspendierte. Beim Vergleich mit der Kontrolle ohne Substrat-
zusatz war dann praktisch keine Zunahme des Volutingehalts bemerkbar.
Es muss jedoch bemerkt werden, dass die Assimilation als solche auch bei
Abwesenheit von Phosphat stattfindet, sodass Volutin offenbar nicht das
einzige, sondern nur eines der Assimilationsprodukte darstellt.

„In all cases we have seen that the chains of reactions
which lead to synthesis have their starting-points at some
intermediate stage of a dissimilation process. So we are
forced to conclude that an absolute separation of dissimi-
lation and assimilation processes, which was indispensable
for a preliminary ordering of the apparent chaos of
biochemistry, cannot be maintained. In reality both
types of processes are closely intermingled, both are only
manifestations of biochemistry one and indivisible.quot;

A. J. Klüyver, The chemical activities of micro-
organisms, S. 91. London 1931.

Wenn wir die Ergebnisse der im vorigen Kapitel mitgeteilten Versuche
überblicken, muss an erster Stelle festgestellt werden, dass die von den
Spirillum-Ktte.n bewirkte Oxydation der in den angestellten Versuchen
gebotenen verschiedenartigen organischen Verbindungen niemals zu
einer quantitativen Umwandlung des Substrats in Kohlensäure und
Wasser führt. Im Gegenteil sprechen alle gesammelten Erfahrungen dafür,
dass immer ein wesentlicher Teil des verarbeiteten Substrats in ein
Assimilationsprodukt, das die empirische Zusammensetzung eines Kohlen-
hydrates hat, übergeführt wird.

Diese Sachlage erklärt auch, weshalb bei der Oxydation von Essigsäure
und Milchsäure durch die untersuchten Spirillum-kntn — im Gegensatz
ZU dem, was bei der Oxydation der meisten übrigen Substrate zutrifft —
der respiratorische Quotient nahezu dem bei vollständiger Oxydation
theoretisch zu erwartenden Quotienten gleich ist (vergl. hierzu die
Tabelle III), trotzdem ein beträchtlicher Teil des Kohlenstoffs dieser
Verbindungen assimiliert wird. Hat doch das Assimilationsprodukt die
gleiche empirische Zusammensetzung wie die genannten Verbindungen.

Es muss ausdrücklich bemerkt werden, dass man aus dem Werte des
respiratorischen Quotienten nicht schliessen darf, dass eine organische
Verbindung völlig zu Kohlensäure und Wasser oxydiert wird. Falls
nämlich die empirische Zusammensetzung von Substrat und Assimi-
lationsprodukt gleich ist, wird der respiratorische Quotient den gleichen
Wert haben wie bei vollständiger Oxydation des Substrats.

Die Tatsache, dass Kohlenhydrate diese Bedingung annähernd erfüllen
und dass die meisten Atmungsversuche immer mit Kohlenhydraten vorge-
nommen worden sind, ist wohl der Grund, dass man bisher der mit der
Atmung so untrennbar verknüpften Assimilation so wenig Aufmerksam-
keit gewidmet hat.

Die Ansicht, dass ein Teil des verarbeiteten Substrats tatsächlich
assimiliert wird, wird nun einerseits dadurch gestützt, dass keinerlei
Anhaltspunkte für eine Ausscheidung unvollkommener Oxydationspro-
dukte in das Medium gefunden worden sind, andererseits durch die
Tatsache, dass die Bildung eines typischen Assimilationsproduktes,
nämlich des Volutins, direkt experimentell festgestellt werden konnte.

Es erhebt sich die Frage, welche Bedeutung man diesen Ergebnissen
beimessen soll. Es muss offenbar zunächst gefolgert werden, dass der
angestellte Versuch, den Dissimilationsprozess der Spirillum-Krten
isoliert zu studieren, fehlgeschlagen ist. Deutlich hat es sich herausgestellt,
dass auch unter dazu anscheinend durchaus günstigen Verhältnissen
immer synthetische Vorgänge neben den dissimilatorischen Prozessen
auftreten. Unerwarteterweise hat sich unter den gewählten Bedingungen
die Synthese genau so geltend gemacht wie bei den üblichen Versuchen,
bei welchen Wachstum, d.h. Zellvermehrung, des untersuchten Organis-
mus beabsichtigt wird.

Im Vorhergehenden haben wir nun im Anschluss an die ausführlich
erörterten Ausführungen Barkers stets die Vorstellung erweckt, dass das
gebildete Assimilationsprodukt unabhängig von der chemischen Natur
des gebildeten Substrats immer die Zusammensetzung oder jedenfalls die
Oxydationsstufe eines Kohlenhydrats hat. Nun unterhegt es keinem
Zweifel, dass tatsächlich der „verschwundenequot;, d.h. nicht als Kohlensäure
zurückgefundene Teil des Substrats annähernd die empirische Zusammen-
setzung CHgO hat. Doch scheint es voreilig hieraus zu schliessen, dass die
stattgefundene Synthese auf einen Kohlenhydrataufbau beschränkt ist.

Es muss in diesem Zusammenhang betont werden, dass die ange-
nommenen Brutto-Reaktionen in verschiedenen Fällen nur ganz annähernd
durch die experimentellen Daten gestützt werden. Wir haben im vorigen
Kapitel häufig bemerken müssen, dass in bestimmten Fällen ziemlich
bedeutende Abweichungen vorkamen und zwar solche, welche ausserhalb
der Fehlergrenze lagen. Aber auch in allen denjenigen Fällen, in welchen
die Übereinstimmung zwischen den von der „Theoriequot; geforderten und
den experimentellen Daten durchaus befriedigend war, zeigte es sich, dass
fast immer eine kleine Abweichung vorlag, welche sich darin äusserte,

dass der gefundene respiratorische Quotient etwas höher war als der
theoretische Wert. Dies bedeutet, dass das gebildete Assimilationsprodukt
in Wirklichkeit eine etwas weiter reduzierte Zusammensetzung hat, als
einem Kohlenhydrat entspricht.

Es ist nun wichtig darauf hinzuweisen, dass die zwar noch sparsam
vorliegenden Daten über die Brutto-Zusammensetzung der Trocken-
substanz lebender Zellen alle darauf deuten, dass diese Substanz etwas
weiter reduziert ist als ein Kohlenhydrat. So fand Yahagata (1935), dass
die Trockensubstanz vom Myzel von verschiedenen Aspergillus-kntn, in
hohem Grade unabhängig von der Natur der verwendeten Kohlenstoff-
quelle, einen „Verbrennungsquotientenquot; (d.i. das Verhältnis zwischen der
bei der Verbrennung produzierten Kohlensäure und dem dabei aufge-
nommenen Sauerstoff) von etwa 0,95 aufweist (vergl. hierzu auch
Tamiya, 1935).

Für die chemische Zusammensetzung der Purpurbakterien ist van Niel
(1936) vor kurzem zu einem ähnlichen Ergebnis gelangt.

Wenn man diese Ergebnisse betrachtet, wird man zu grosser Vorsicht
gemahnt bei der Interpretation der Tatsache, dass der assimilierte Teil
der verschiedenen Substrate immer annähernd Kohlenhydratzusammen-
setzung hat. Dies könnte nämlich auch nur bedeuten, dass dieser Teil des
Substrats in „Zellsubstanzquot;, d.h. also in mannigfache verschiedene
Stoffe, umgewandelt worden ist. Eine derartige Auffassung ist auch
geeigneter, die bei bestimmten Substraten auftretenden nicht unbe-
trächtlichen Abweichungen von der Theorie verständlich zu machen.

Ein direkter Beweis dafür, dass tatsächlich das Resultat der Synthese
nicht auf Kohlenhydrat beschränkt ist, ist schliesslich noch in dem schon
mitgeteilten Umstand zu finden, dass die Substratverarbeitung in be-
stimmten Fällen mit einer erheblichen Neubildung von Volutin in den
Zellen verknüpft ist.

Nehmen wir auf Grund der gegebenen Ausführungen an, dass die
beobachtete Synthese in Wirklichkeit eine Vermehrung von ff Zell-
substanzquot; bedeutet, so fragt es sich, ob dies eine Zellvermehrung ein-
schliesst. Spezielle Versuche zur Beantwortung dieser Frage habe ich
nicht vorgenommen. Die blosse Überlegung, dass im Medium mehrere
Wachstumsfaktoren fehlen — eine schwache Impfung in dieses stick-
stoffreie Medium würde ja niemals zu einem sichtbaren Wachstum
führen — macht es jedoch sehr unwahrscheinlich, dass irgend eine
bedeutende Zellvermehrung stattgefunden hat.

als Wachstum bezeichnet werden soll. Die Antwort hierauf ist durch die
Definition des Begriffes Wachstum bedingt. Zweifellos gibt es Unter-
sucher, die geneigt sind, diesen Begriff so weit zu fassen, dass jede
Zunahme des Trockengewichts eines Organismus darunter fällt. In diesem
Falle muss die aufgeworfene Frage selbstverständhch bejahend beant-
wortet werden. Andere Untersucher dagegen werden nur von Wachstum
reden, wenn es sich um eine Vermehrung der „vitalenquot; Bestandteile der
Zelle, also um einen „Plasmawuchsquot;, handelt.

Gibt es nun Veranlassung zu schliessen, dass im diskutierten Falle
„Plasmawuchsquot; eingetreten ist?

Offensichthch würde dies bedeuten, dass unter den beobachteten
Verhältnissen unter anderen auch Eiweissynthese stattgefunden habe.
Da die Zellen jedoch dem Medium keine Stickstoffverbindungen haben
entnehmen können, ist die Eiweissynthese allein denkbar, wenn die
normalen Zellen neben dem im Protoplasma verkörperten Eiweiss
stickstoffhaltige Reservesubstanzen enthalten, welche dann zusammen mit
Abbauprodukten des stickstoffreien Substrats zu Eiweiss umgebaut werden.

Diese Möglichkeit scheint mir nicht auszuschliessen zu sein. Jedoch
sprechen die Ergebnisse mehrerer Versuche dagegen, dass in der kurzen
Periode der Substratverarbeitung irgend eine beträchtliche Vermehrung
von Protoplasma, also ebenfalls von den Katalysatorsystemen des Atmungs-
prozesses, eingetreten ist. Ich erinnere hier an den im § 2 des vorigen
Kapitels beschriebenen Versuch, welcher überzeugend lehrt, dass die
optimale Atmungsgeschwindigkeit weitgehend unabhängig ist von der
Konzentration des zugefügten Substrats. Falls die Verarbeitung dieses
Substrats zu einer Neubildung von Protoplasma, d.h. also auch von
Atmungskatalysatoren, führen würde, könnte man erwarten, dass bei den
Versuchen mit zunehmenden Substratmengen auch die optimale Atmungs-
geschwindigkeit steigen würde. Innerhalb der Fehlergrenzen ist jedoch
hiervon nichts zu spüren. Auch das im § 7 des vorigen Kapitels beschrie-
bene Experiment, bei welchem die Zellen vor dem eigentlichen Versuche
längere Zeit in einem stickstoffreien Laktat-Medium geschüttelt wurden,
zeigt, dass die Synthese auch unter diesen Bedingungen in unverringertem
Masse auftritt, obgleich man doch annehmen kann, dass eventuelle
Reservestickstoffsubstanzen im Vorversuche völlig verbraucht seien. Wir
dürfen daher schliessen, dass die stets wieder beobachtete Synthese
höchstens nur teilweise zu Gunsten eines,, Plasmawuchsesquot; stattfindet.

Wenn wir also auf Grund des Vorhergehenden geneigt sind zu schlies-
sen, dass die synthetischen Vorgänge bei der Substratverarbeitung zu sehr

verschiedenen Zellbestandteilen führen, scheint es doch nicht ausge-
schlossen, dass diese Vorgänge ihren Ausgangspunkt bei einem primären
Assimilationsprodukt nehmen, welches die empirische Zusammensetzung
CH2O haben könnte. Für eine derartige Annahme, welche von Barker
befürwortet wird, spricht besonders die Tatsache, dass in bestimmten
Fällen nicht nur der respiratorische Quotient fast genau den aufgestellten
Gleichungen entspricht, sondern dass auch ein sehr einfaches stöchiome-
trisches Verhältnis zwischen Substrat und Assimilationsprodukt, be-
rechnet als CH2O, zu existieren scheint.

Ich erinnere in diesem Zusammenhang nur an die für alle untersuchten
Spirillum-Arten bei der Verarbeitung von Acetat erhaltenen Ergebnisse.
Es wurde immer gefunden, dass die beobachtete Umwandlung fast genau
der Gleichung:

Dies ist um so bemerkenswerter, weil Barker auch für Prototheca
Zopfii genau das gleiche Resultat erhielt.

Ein derartiges einfaches stöchiometrisches Verhältnis zwischen dem
Gesamtverbrauch des Substrats und der Menge des gebildeten Assimi-
lationsproduktes widerspricht offenbar der üblicheren Auffassung,
dass willkürlich ein mehr oder weniger grosser Prozentsatz des Sub-
strates in den Dissimilationsvorgang bezogen wird, der übrige Teil
dagegen Umwandlungen unterliegt, die zur Synthese der Zellbestandteile
führen.

Es braucht kaum betont zu werden, dass die Vorstellung, nach welcher
das primäre Assimilationsprodukt (CH2O) sein würde, das dann hierauf
in verschiedenartige synthetische Vorgänge bezogen wird, in hohem
Grade suggestiv ist. Da allgemein angenommen wird, dass für die photo-
synthetischen, Kohlensäure assimilierenden Zellen ebenfalls CHjO das
erste Assimilationsprodukt ist, würde hierdurch eine neue Überein-
stimmung im Stoffwechsel der heterotrophen und der autotrophen Zellen
ans Licht getreten, sowie die Assimüation einer „einheitlichen Deutungquot;
näher gebracht sein.

Es scheint daher wichtig zu prüfen, inwieweit die Ergebnisse der vorge-
nommenen Versuche sich dazu eignen, die betreffende Annahme zu
stützen.

Betrachten wir hierzu an erster Stelle den Fall der Acetatverarbeitung
etwas genauer. Es scheint hier möglich, zur Erklärung der gefundenen
stöchiometrischen Verhältnisse einen einfachen Reaktionsmechanismus

zu entwerfen. Man kann sich denken, dass hier die zwei folgenden
Reaktionen nach einander vor sich gehen:

Es wird deutlich sein, dass dies ein sehr wichtiger Gesichtspunkt wäre.
Dies würde nämlich bedeuten, dass Atmung und Assimilation gleichsam
in ein und derselben chemischen Reaktionsfolge verkörpert seien. Was
man auf Grund der freiwerdenden Kohlensäure Atmung zu nennen
pflegt, wäre also in diesem Gedankengange nichts anders als die „Spänequot;,
welche bei der unter Sauerstoffaufnahme verlaufenden Assimilation
abfallen. Die Unterscheidung zwischen Atmung (Dissimilation) und
Assimilation würde also nur eine Abstraktion darstellen.

Es fragt sich nun, inwieweit eine derartige Ansicht sich tatsächlich
verallgemeinern lässt. Dies würde heissen, dass ganz allgemein eine
Kette von Reaktionen — unter denen eine oder mehrere sauerstoff-
verbrauchenden — vom Substrat zum Assimilationsprodukt mit Kohlen-
säure als Abfallprodukt führen würde. Von einem gesonderten Atmungs-
prozess würde dann keine Rede mehr sein.

Eine nähere Betrachtung der Reaktionen bei den sonstigen unter-
suchten Substraten lehrt jedoch, dass diese Auffassung nicht aufrecht zu
erhalten ist.

Die blosse Tatsache, dass die Butyratverarbeitung von Spirillum
serpens und Spirillum Itersonii in der gegebenen Vorstellung nach der
Gleichung verläuft:

und diese Organismen daher anscheinend aus zwei (also einer geraden
Zahl) Molekülen fünf (also eine ungerade Zahl) Moleküle CH2O bilden
würden, zeigt zur Genüge, dass nicht ein und derselbe Prozess unter
Kohlensäure-Ausscheidung vom Butyrat bis zum Assimilationsprodukte
führt, sondern dass die verschiedenen Moleküle Butyrat einer verschie-
denen Umwandlung unterliegen. Denn es ist doch als völlig ausgeschlossen
zu betrachten, dass die Katalysatoren der Zellen immer gleichzeitig zwei
Moleküle Buttersäure in eine einzelne Reaktion hineinbeziehen würden.

Zu einer ähnlichen Schlussfolgerung gelangt man, wenn man sich
überlegt, dass verschiedene Spirillum-Arten ein und dasselbe Substrat
auf sehr verschiedenartige Weise verarbeiten, d.h. dass das Verhältnis
zwischen der gebildeten Kohlensäuremenge und der Menge des schein-
baren Assimilationsproduktes recht beträchtliche Unterschiede aufweist.

So wurde gefunden, dass Butyrat von den verschiedenen Arten folgender-
massen verarbeitet wird:

Die bedeutenden Unterschiede zwischen diesen Gleichungen, sowie
die Unmöglichkeit, für jede einzelne Gleichung einen einfachen passenden
Reaktionsmechanismus zu entwerfen, spricht nun wohl sehr stark für
die Ansicht, dass die aufgestellten Gleichungen nur fiktiv sind und ihnen
nur insofern Bedeutung beizulegen ist, als sie ein annäherndes Bild geben
von dem Grade, in welchem das Substrat in die assimilatorischen Vorgänge
hineinbezogen wird.

Mit Hinbhck auf die obenerwähnte spezielle Sachlage bei der Acetat-
verarbeitung ist es in diesem Zusammenhang wichtig zu bemerken, dass
Stephenson und Cook (1928) bei der (unvollkommenen) Oxydation von
Acetat durch Bacterium coli bezw. Bacterium alcaligenes feststellen konnten,
dass pro Molekül verarbeiteten Acetates 1,5 Sauerstoffmoleküle ver-
braucht wurden. Dies würde also bedeuten, dass — falls man annimmt,
dass auch hier das primäre Assimilationsprodukt die empirische Zusam-
mensetzung CH2O hat — es auch für den Fall der Acetatverarbeitung
nicht immer möghch ist, zur Erklärung der gefundenen stöchiometrischen
Verhältnisse einen einfachen Reaktionsmechanismus heranzuziehen.

Wenn wir nochmals den Fall der Butyratverarbeitung betrachten, so ist
es ebenso gut denkbar, dass die aufgestellten Gleichungen nur die Resul-
tante sind von Vorgängen zweierlei Art, nämhch von einem eigentlichen
Atmungsvorgange nach der Gleichung:

und von verschiedenartigen Assimilationsprozessen, welche, da die
Gesamtzusammensetzung der gebildeten Zellsubstanz jedenfalls annähernd
(CH2O) beträgt, durch die Brutto-Gleichung:

Für den Fall der Butyratverarbeitung von Spirillum serpens müsste man
in diesem Sinne schliessen, dass die Reaktionen I und II in einem Ver-
hältnis von 3 : 5 vor sich gehen würden. Man hätte dann nämlich:

also genau das in der experimentell gefundenen Brutto-Gleichung auf-
tretende Verhältnis.

Die vorhergehenden Ausführungen dürften genügen, um die Aussage
zu begründen, dass den aufgestellten Gleichungen, mit denen versucht
worden ist, die gesamten Substratverarbeitungen zu erfassen, keiner
Realität entsprechen und dass dieselben daher auch nicht zu der Folgerung
berechtigen, dass ein Produkt der empirischen Zusammensetzung (CHjO)
als primäres Assimilationsprodukt auftritt.

In Wirklichkeit steht in diesen Gleichungen (CH2O) an Stelle des
Gemisches der sehr verschiedenartigen bei der Assimilation gebildeten
Zellsubstanzen, deren Gemisch jedoch eine nur unbedeutend von (CH2O)
abweichende Zusammensetzung hat.

Anstatt einer einzelnen Gleichung, welche unter Sauerstoffaufnahme
und Kohlensäureabgabe vom Substrat zu (CH2O) führt, müssten dann
in Wirklichkeit vielleicht Hunderte von Gleichungen treten, welche jede
für sich vom Substrat bis zu den verschiedensten Zellsubstanzen führen.

Denkt man sich in diese Sachlage tiefer hinein, so kommt man zu
einem bemerkenswerten Ergebnis. Für jede bei der Assimilation gebildete
Substanz hat man dann eine Reaktionskette, welche summiert das von
Barker befürwortete Prinzip der Bildung eines Assimilationsproduktes,
kombiniert mit Sauerstoffaufnahme und Kohlensäureabgabe, darstellt.

Dies bedeutet, dass jede Reaktionskette gekennzeichnet ist durch einen
Effekt, den ich schon oben als „Späne-Atmungquot; bezeichnet habe. Bedenkt
man hierbei, dass auch unter den dazu anscheinend ungünstigen Bedin-
gungen die Assimilationsvorgänge in quantitativer Hinsicht recht be-
deutend sind, dann kann man mit Sicherheit darauf schliessen, dass die
Gesamt-„Späne-Atmungquot; ebenfalls einen recht erheblichen Teil der
gemessenen Sauerstoffaufnahme und Kohlensäureabgabe umfassen wird.

Atmung auf eine ff Späne-Atmungquot; zurückgeführt werden könne. Dies
würde also einerseits bedeuten, dass eine eigentliche Atmung, d.h. eine
vollständige Überführung des Substrats in Kohlensäure und Wasser,
niemals auftritt und andererseits, dass Atmung und Synthese auch im
Wesen untrennbar sind.

Zurzeit fehlt noch die Möglichkeit, um die Richtigkeit einer derartigen
Vorstellung einer experimentellen Prüfung zu unterziehen.

Doch auch wenn neben der aus den Assimilationsvorgängen resul-
tierenden „Späne-Atmungquot; ebenfalls noch eine eigentliche Atmung, also
eine vollständige Umwandlung von Substratmolekülen in Kohlensäure
und Wasser stattfände, so muss man bei dem heutigen Stande unserer
Kenntnisse doch folgern, dass die Mittel fehlen, um eine praktische
Trennung zwischen der eigentlichen Atmung und der von „Späne-
Atmungquot; begleiteten Assimilation durchzuführen. Weder die Sauer-
stoffaufnahme, noch die Kohlensäureabgabe geben hierfür irgendwelchen
Anhaltspunkt. Für mehrere der Fragestellungen, wie man diese in den
Arbeiten von Molliard (1922), von Terroine und Wurmser (1922),
von Algera (1932) und von Tamiya (1935) antrifft, scheint dieser
Gesichtspunkt von unverkennbarer Bedeutung.

Im Anschluss an die neuzeitlichen Ansichten wurde die Abgrenzung
der Gattung Spirillum Ehbg diskutiert und eine Übersicht der den
Vertretern dieser Gattung gewidmeten Literatur gegeben. Daraus ergab
sich, dass fast ausschliesslich beiläufig gemachte, mehr oder weniger
unzusammenhängende Daten und Beobachtungen, welche sich übrigens
noch in verschiedenen Punkten widersprechen, vorlagen. Im grossen
und ganzen beschränkten sich die Kenntnisse der saprophytischen Spiril-
Zum-Arten nur auf Angaben über die Verbreitung und Anhäufung dieser
Organismen; nur eine einzige Art, Spirillum tenue, war etwas näher
studiert worden. Deshalb ist versucht worden, durch ein eingehenderes
Studium der betreffenden Organismen die Lücken auf diesem Gebiete
einigermassen auszufüllen.

Die Ursache der Spärlichkeit der vorhandenen Daten dürfte wohl an
erster Stelle in dem Umstand zu suchen sein, dass die Reinzüchtung
von Spirillen noch immer eine ungenügend gelöste Aufgabe war. Es
wurde daher der Ausarbeitung geeigneter Isolierungsmethoden besondere
Aufmerksamkeit geschenkt.

1.nbsp;Die Isolierung der in Oberflächenwasser vorkommenden Spirillen
zeigte sich wesentlich leichter als die Isolierung der in Anhäufungen
mit Mist erhaltenen Spirillen. Nach einigen vergeblichen Versuchen
gelang es, auch die Schwierigkeiten bei der Reinzüchtung der letztge-
nannten Organismen zu überwinden. Im ganzen wurden etwa 60 Stämme
verschiedener Herkunft in Reinkultur gebracht.

2.nbsp;Auf Grund der morphologischen und physiologischen Eigen-
schaften konnten unter den isolierten Stämmen fünf Gruppen unter-
schieden werden. Vier dieser Gruppen wurden identifiziert mit den
folgenden früher beschriebenen Arten: Spirillum serpens (Müller) Winter,
Spirillum tenue (Müller) Ehbg, Spirillum undula (Müller) Ehbg und
Spirillum Kutscheri Migula. Für die fünfte noch nicht beschriebene Art
wurde der Name Spirillum Itersonii vorgeschlagen. Mit Hinblick auf die
Unzulänglichkeit der betreffenden Systematik wurden die wichtigsten
Merkmale der Gattung Spirillum zusammenfassend dargestellt. Ausserdem
wurde eine Übersicht der wichtigsten Eigenschaften derjenigen Arten ge-
geben, welche sich zurzeit in dieser Gattung mit genügender Schärfe
unterscheiden lassen.

3.nbsp;Bezüglich ihres Stoffwechsels müssen die isolierten Arten zu den
chemo-heterotrophen Organismen gerechnet werden. Im allgemeinen
sind die untersuchten Arten durch ihren obligat oxydativen Stoffwechsel
charakterisiert. Von dieser Regel gibt es nur eine Ausnahme: es zeigte
sich nämhch, dass Spirillum Itersonii imstande ist unter anaeroben
Bedingungen zu wachsen, falls Nitrate zur Verfügung stehen. Es konnte
dabei allerdings die bemerkenswerte, für denitrifizierende Bakterien,
soweit bekannt, bis jetzt nicht beschriebene Tatsache festgesteUt werden,
dass dies nur zutrifft, wenn neben Nitraten auch geeignete Stickstoff-
quellen, wie z.B. Ammonverbindungen, anwesend sind. Offenbar muss
hieraus geschlossen werden, dass für Spirillum Itersonii Nitrate wohl
für die Oxydation des Dissimilationssubstrates brauchbar sind, dass
jedoch zum Aufbau des Zelleiweisses andere Stickstoffquellen unbedingt
erforderlich sind.

4.nbsp;Alle isoherten Spirillum-Arten sind imstande, ihren Stickstoff-
bedarf mit Hilfe einer Stickstoff in komplexer Form enthaltenden Sub-
stanz wie Pepton zu decken. Gleich gute Stickstoffquellen sind ausserdem
auch Asparagin und NH4-Verbindungen, während sich dagegen Harn-
stoff, Nitrat und Nitrit als ganz unbrauchbar erwiesen.

5.nbsp;Es wurde festgestellt, dass die Entwicklung der Spirillen an eine
neutrale bis schwach alkalische Reaktion gebunden ist. Für das aus Jauche
isolierte Spirillum Kutscheri y/urde allerdings das optimale pH etwas
höher als für die anderen Arten gefunden. Es ergab sich, dass die optimale
Temperatur für das Wachstum aller isoherten Spirillum-Arten in der

6.nbsp;Bei der Untersuchung der Verwendbarkeit verschiedener Verbin-
dungen als einziger Kohlenstoffquelle für das Wachstum der Spirillen
stellte es sich heraus, dass in dieser Hinsicht beträchtliche Unterschiede
zwischen den verschiedenen Arten existieren. Als einzige Kohlenstoff-
quelle für Spirillum Kutscheri erwiesen sich nur Pyruvat und Malat als
einigermassen brauchbar. Obgleich hinsichtlich der vier anderen Spirillum-
Arten festgestellt werden konnte, dass sie betreffs ihres Wachstums
sämtlich der Verarbeitung organischer Säuren angepasst sind, wurden
auch für diese Organismen mehrere Unterschiede aufgefunden. So kann
Spirillum Itersonii sehr verschiedenartige Verbindungen angreifen,
während andererseits Spirillum serpens sich ganz und gar auf die organi-
schen Säuren beschränkt.

7.nbsp;Für den Erfolg der Wachstumsversuche erwies sich die Anwesen-
heit von Calcium als ausschlaggebend. Es wurde auf die Möglichkeit

hingewiesen, dass das Calcium für die im Medium auftretenden Ionen-
gleichgewichte von Bedeutung sei, wobei besonders an den Antagonismus
zwischen den Elementen Calcium und Magnesium gedacht werden muss.

8. Da die Mikro-Aerophilie der Spirillen (Spirillenlinie!) suggeriert,
dass die Eigenart dieser Bakteriengruppe sich in erster Instanz in den
speziellen Bedürfnissen des Atmungsvorganges äussern würde, wurde
diesem Prozess ein näheres Studium gewidmet.

Bei den diesbezüghchen Versuchen wurden die Sauerstoffaufnahme
und die Kohlensäurebildung bei der Veratmung organischerVerbindungen
durch Zellsuspensionen mittels der direkten manometrischen Methode
nach Warburg bestimmt. Hierbei wurde unter Bedingungen gearbeitet,
welche Zellvermehrung möglichst ausschlössen, indem dem Medium
keine assimilierbaren Stickstoffverbindungen zugesetzt wurden und aus-
serdem die Versuchsdauer möglichst eingeschränkt wurde.

für vollkommene Oxydation bis zu Kohlensäure und Wasser berechneten,
Quotienten abwichen. Es handelt sich bei den betreffenden Atmungspro-
zessen also zweifellos um unvollständige Oxydationen.

9.nbsp;Diese Sachlage könnte nun ihre Erklärung darin finden, dass unter
den obengenannten Verhältnissen neben dem Atmungsvorgange doch
noch assimilatorische Prozesse aufgetreten seien. Für eine zweite Möglich-
keit, nämlich die Ausscheidung von unvollkommen oxydierten Dissimila-
tionsprodukten in das Medium unter dem Einflüsse des Stoffwechsels der
Spirillen, Hessen sich keinerlei Anhaltspunkte auffinden.

Die erstgenannte Ansicht wurde ausserdem wesentHch durch die
Tatsache gestützt, dass für einige andere Mikroorganismen von früheren
Untersuchern — besonders klar von Barker für Prototheca Zopfii
Krüger — nachgewiesen worden ist, dass auch unter Verhältnissen, wie
diese bei meinen Versuchen vorlagen, neben dem Atmungsvorgange in
quantitativer Hinsicht recht bedeutende assimilatorische Prozesse statt-
finden.

10.nbsp;Für eine eingehendere Analyse dieser Frage wurden die Oxyda-
tionsprozesse unter Bedingungen, welche eine genaue FeststeUung der
bei der Veratmung einer bestimmten Quantität des Atmungssubstrates
aufgenommenen Sauerstoffmenge bezw. gebildeten Kohlensäuremenge
ermöglichten, verfolgt.

dass tatsächlich die oxydative Verarbeitung organischer Verbindungen
immer eine unvollständige war und in der Bildung von Assimilationspro-
dukten resultierte. In Übereinstimmung mit dem von Barker für
Prototheca Zopfii erhaltenen Ergebnis hatte das Assimüationsprodukt
unabhängig von der Natur des verwendeten Substrates annähernd die
Zusammensetzung — jedenfalls die Oxydationsstufe — eines Kohlenhy-
drates. Doch schien es voreilig, hieraus zu schhessen, dass die stattgefun-
dene Synthese auf einen Kohlenhydrataufbau beschränkt war, weil in
verschiedenen Fällen nicht unbeträchthche Abweichungen von der oben
genannten Regel auftraten. Ausserdem gaben die gefundenen respira-
torischen Quotienten eine Anweisung, dass in Wirkhchkeit das Assimila-
tionsprodukt eine etwas weiter reduzierte Zusammensetzung hat, als einem

Mit Hinbhck auf die zwar noch sparsam vorhegenden Daten bezüghch
der empirischen Brutto-Zusammensetzung der Trockensubstanz lebender
Zellen, welche alle darauf deuten, dass diese Substanz etwas weiter
reduziert ist als ein Kohlenhydrat, wurde gefolgert, dass bei den betref-
fenden Versuchen ein Teil des Substrates in „Zellsubstanzquot;, in deren
mannigfache Verschiedenheit, umgelagert worden war. Ein direkter
Beweis, dass tatsächlich das Resuhat der Synthese nicht auf Kohlenhydrat
beschränkt ist, war in der für Spirillum serpens gemachten Beobachtung
zu finden, dass die Substratverarbeitung in bestimmten Fällen mit einer
erhebhchen Neubildung von Volutin in den Zellen verknüpft war.

Wenn also auch damit gerechnet werden müsste, dass die synthetischen
Vorgänge bei der Substratverarbeitung zu sehr verschiedenen Zellbe-
standteilen führen können, so schien es dennoch nicht ausgeschlossen,
dass diese Vorgänge alle ihren Anfang nehmen bei einem primären Assimi-
lationsprodukt, das dann die empirische Zusammensetzung CH2O haben
könnte.

Diese Annahme, welche von Barker befürwortet wird, würde also
bedeuten, dass ganz allgemein vom Substrat eine Kette von Reaktionen
— unter denen eine oder mehrere sauerstoffverbrauchenden — zum
primären Assimilationsprodukt führen würde, wobei dann Kohlensäure
als Abfallprodukt entstehen würde. Die wäre also ein Vorgang, der
sich als „Späne-Atmungquot; bezeichnen lässt. Von einem gesonderten
Atmungsprozess würde dann gar keine Rede mehr sein.

Eine nähere Betrachtung der erhaltenen Ergebnisse lehrte jedoch, dass
diese Auffassung nicht aufrecht zu erhalten ist. Vielmehr musste ge-
schlossen werden, dass anstatt einer einzelnen Kette von Reaktionen,

welche unter Sauerstoffaufnahme und Kohlensäureabgabe vom Substrat
bis zu (CHjO) führt, zahlreiche Reaktionsketten verlaufen, welche jede
für sich vom Substrat bis zu den verschiedenartigen Zellsubstanzen führen.
Für jede bei der Assimilation gebildete Substanz hätte man dann eine
Reaktionskette, deren Gesamtheit dem von Barker befürworteten Prinzip
der Bildung eines Assimilationsproduktes, kombiniert mit Sauerstoff-
aufnahme und Kohlensäureabgabe, entspricht.

Jede Reaktionskette wäre demnach gekennzeichnet durch den Effekt
der oben als „Späne-Atmungquot; bezeichnet worden ist. Da die Assimilations-
vorgänge in quantitativer Hinsicht recht bedeutend waren, erhob sich
sogar die Frage, ob nicht möglicherweise die Gesamt-Atmung auf eine
„Späne-Atmungquot; zurückgeführt werden könnte. Dies würde also einer-
seits bedeuten, dass eine eigentliche Atmung, d.h. eine vollständige Über-
führung des Substrats in Kohlensäure und Wasser, niemals aufträte
und andererseits, dass Atmung und Synthese auch im Wesen untrennbar
seien.

Eine experimentelle Prüfung der Richtigkeit einer derartigen Vor-
stellung ist zurzeit noch nicht möghch. Doch auch wenn neben der aus
den Assimilationsvorgängen resultierenden „Späne-Atmungquot; ebenfalls
noch eine eigenthche Atmung, also eine vollständige Umwandlung von
Substratmolekülen in Kohlensäure und Wasser, stattfände, so muss man
bei dem heutigen Stande unserer Kenntnis doch folgern, dass die Mittel
fehlen um eine praktische Trennung zwischen der eigentlichen Atmung
und der von „Späne-Atmungquot; begleiteten Assimilation durchzuführen.
Weder die Sauerstoffaufnahme, noch die Kohlensäureabgabe geben hier-
für irgendwelchen Anhaltspunkt.

Die Versuche wurden in dem Laboratorium für Mikrobiologie, Tech-
nische Hochschule, Delft angestellt. Herrn Professor Dr. Ir. A. J. Kluyver
bin ich für seine stetige Unterstützung und unentbehrhche Kritik zum
grossen Dank verpflichtet. Auch Herrn Dr. Ir. T. Y. Kingma Boltjes
möchte ich hier meinen besten Dank für die schöne Ausführung der
Mikrophotographien aussprechen.

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automatischen Mikro-Kompensations-Calorimeters. Diss. Groningen
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Het is aan twijfel onderhevig, of het begrip ademhaling overeen-
komstig de thans gangbare voorstelling kan worden gehandhaafd; in
ieder geval is bij den huldigen stand onzer kennis bij cellen met hetero-
trophe leefwijze een scheiding tusschen ademhaling en assimilatie experi-
menteel niet door te voeren.

Ten onrechte heeft men veelal uit het feit, dat bij de verbranding
eener bepaalde organische verbinding onder den invloed van levende
cellen een respiratoir quotiënt werd aangetroffen, hetwelk overeen-
stemde met de theoretische waarde voor volledige oxydatie, besloten,
dat deze verbinding door de cellen uitsluitend in koolzuur en water
wordt omgezet.

Noch de theorie van Münch, noch die van de Vries-Curtis is in staat
om een bevredigende verklaring te geven van de wijze, waarop het
transport van de plastische voedingsstoffen in de plant plaats heeft.

De inzichten van Reynolds en Wynd aangaande het door hen waar-
genomen verschijnsel, dat bestraling van persgist met ultraviolet licht
van een golflengte tusschen 2500 en 3000 A op de door dit organisme
bewerkte gisting een remmenden invloed uitoefent, zijn aan ernstige
bedenkingen onderhevig.

Het virus van de mozaikziekte van de tabaksplant is een levenlooze
substantie; de vermeerdering van het virus in de plant is op één lijn
te stellen met een autokatalytisch proces.

Bij de koolhydraatafbraak tijdens de spiercontractie zijn verschillende
primaire reacties gekoppeld door rechtstreeksche overdracht van de
phosphaatgroepen der in het spierweefsel aanwezige phospho-verbin-
dingen.nbsp;9

De door Kluyver en van Niel voorgestelde classificatie der bacteriën
verdient, ondanks haar onvolkomenheid, op grond van principieele
overwegingen de voorkeur boven de tot dusver gebruikelijke indeelingen.

Het voorkomen van polyploidie bij planten is voor de plantengeographie
van groot belang; hierdoor toch kan eenerzijds een plantensoort zich
bij een voor haar ongunstiger worden van het klimaat handhaven of
anderzijds zelfs in streken met een voor haar ongunstiger khmaat binnen-
dringen.

Substrat	Theoretisch	Spirillum serpens	Spirillum Itersonii	Spirillum tenue	Spirillum undula
Essigsäure	1.00	1.05	1.07	1.07	1.04
Propionsäure	0.86	0.84	0.79	0.82	—
n.Buttersäure	0.80	0.69	0.66	0.73	0.63
n.Capronsäure	0.75	—	—	—	0.63
n.Caprylsäure	0.73	—	—	—	0.59
Milchsäure	1.00	0.99	1.01	1.05	—
Bernsteinsäure	1.14	1.15	1.29	1.25	—
Aethylalkohol	0.67		—	—	0.55

Quantität des zugefügten Acetates, ccm. einer 0,1 molaren Lösung.	Verbrauchter Sauerstoff in cmm.
	Theoretisch; berechnet für vollständige Oxydation.	Beobachtet.	Prozent der Theorie.
0,1	448	236	52,7
0,2	896	457	51,0
0,3	1344	692	51,5
0,4	1792	929	51,8

			Verbrauchter Sauerstoff in cmm.
		Zugefügte
		Quantität
Substrat	Nr.	ccm einer	Theoretisch;		Prozent
		0,1 molaren	berechnet f.	Beobachtet.	der
		Lösung.	vollständige		Theorie.
		Lösung.	Oxydation.
n.Buttersäure	41	0,05	560	298	53,2
	42	0,1	1120	591	52,8
	43	0,2	2240	1129	50,4
	44	0,05	560	303	54,1
	45	0,1	1120	565	50,4
	46	0,1	1120	585	52,2
	47	0,1	1120	540	48,2
	48	0,2	2240	1086	48,5
	49	0,3	3360	1646	49,0
	50	0,4	4480	2357	52,5
	51	0,1	1120	688	61,4
	52	0,2	2240	1104	49,3
	53	0,1	1120	645	57,6
	54	0,05	560	308	55,0
	55	0,1	1120	546	48,8
	56	0,1	1120	504	45,0
	57	0,1	1120	507	45,3
	58	0,1	1120	652	58,2
	59	0,1	1120	591	52,8
	60	0,2	2240	1156	51,6
	61	0,1	1120	620	55,4
	62	0,1	1120	568	50,6
Milchsäure	63	0,2	1344	871	64,8
	64	0,05	336	240	71,4
	65	0,1	672	451	67,1
	66	0,2	1344	868	64,6
	67	0,1	672	420	62,5
	68	0,1	672	449	66,8
	69	0,2	1344	867	64,5
	70	0,2	1344	867	64,5
	71	0,2	1344	856	63,7
	72	0,1	672	465	69,2
	73	0,2	1344	886	65,9
Brenztraubensäure	74	0,3	1680	982	58,5
	75	0,3	1680	970	57,7
	76	0,3	1680	884	52,6
	77	0,3	1680	856	51,0
	78	0,3	1680	1005	59,8
	79	0,3	1680	1018	60,6
Bernsteinsäure	80	0,1	784	659	84,1
	81	0,1	784	624	79,6
	82	0,1	784	583	74,4
	83	0,1	784	647	82,5
	84	0,1	784	644	82,1

Gebildete Kohlensäure in cmm.			Respirato- rischer Quotient.	Nr.
Theoretisch; berechnet f. vollständige Oxydation.	Beobachtet.	Prozent der Theorie.	Respirato- rischer Quotient.	Nr.
448	209	46,6	0,70	41
896	407	45,4	0,69	42
				43
				44
896	367	41,0	0,65	45
				46
				47 AQ
				48 49
				50
				51
				52
896	460	51,3	0,71	53
				54
				55
				56
				57
896	455	50,8	0,70	58
				59
1792	773	43,1	0,67	60
				61
896	385	43,0	0,68	62
1344	868	64,6	1,00	63
				64
				65
1344	876	65,2	1,01	66
				67
				68
1344	856	63,7	0,99	69
1344	852	63,4	0,98	70
é 1344	836	62,1	0,98	71
*				72
1344	883	65,7		73
2016	1245	61,8	1,27	74
2016	1234	61,2	1,27	75
2016	1150	57,0	1,30	76
2016	1117	55,4	1,30	77
2016	1273	63,1	1,27	78
2016	1287	63,8	1,26	79
				80
				81
896	671	74,9	1,14	82
				83
896	743	82,9	1.15	84

Substrat	Nr.	Zugefugte Quantität ccm einer 0,1 molaren Lösung.	Verbrauchter Sauerstoff in cmm.				Gebildete Kohlensäure in cmm.			Respirato- rischer Quotient.	Nr.
Substrat	Nr.	Zugefugte Quantität ccm einer 0,1 molaren Lösung.	Theoretisch; berechnet f. vollständige Oxydation.	Beobachtet.	Prozent der Theorie.		Theoretisch; berechnet f. vollständige Oxydation.	Beobachtet.	Prozent der Theorie.	Respirato- rischer Quotient.	Nr.
n.Buttersäure	41	0,05	560	298	53,2	1	448	209	46,6	0,70	41
	42	0,1	1120	591	52,8		896	407	45,4	0,69	42
	43	0,2	2240	1129	50,4						43
	44	0,05	560	303	54,1						44
	45	0,1	1120	565	50,4		896	367	41,0	0,65	45
	46	0,1	1120	585	52,2						46
	47	0,1	1120	540	48,2						47
	48	0,2	2240	1086	48,5						48
	49	0,3	3360	1646	49,0						49
	50	0,4	4480	2357	52,5						50
	51	0,1	1120	688	61,4						51
	52	0,2	2240	1104	49,3						52
	53	0.1	1120	645	57,6		896	460	51,3	0,71	53
	54	0,05	560	308	55,0						54
	55	0,1	1120	546	48,8						55
	56	0,1	1120	504	45,0	i					56
	57	0,1	1120	507	45,3						57
	58	0,1	1120	652	58,2		896	455	50,8	0,70	58
	59	0,1	1120	591	52,8						59
	60	0,2	2240	1156	51,6		1792	773	43,1	0,67	60
	61	0,1	1120	620	55,4						61
	62	0,1	1120	568	50,6		896	385	43,0	0,68	62
Milchsäure	63	0,2	1344	871	64,8		1344	868	64,6	1,00	63
	64	0,05	336	240	71,4	i					64
	65	0,1	672	451	67,1	1 1					65
	66	0,2	1344	868	64,6		1344	876	65,2	1,01	66
	67	0,1	672	420	62,5						67
	68	0,1	672	449	66,8						68
	69	0,2	1344	867	64,5		1344	856	63,7	0,99	69
	70	0,2	1344	867	64,5		1344	852	63,4	0,98	70
	71	0,2	1344	856	63,7	i	1344	836	62,1	0,98	71
	72	0,1	672	465	69,2	1 ^					72
	73	0,2	1344	886	65,9		1344	883	65,7		73
Brenztraubensäure	74	0,3	1680	982	58,5 ^	1 2016		1245	61,8	1,27	74
Brenztraubensäure	75	0,3	1680	970	57,7 i	i 2016		1234	61,2	1,27	75
	76	0,3	1680	884	52,6 i	11 2016		1150	57,0	1,30	76
	77	0,3	1680	856	51,0 i		1 2016	1117	55,4	1,30	77
	78	0,3	1680	1005	59,8 i		2016	1273	63,1	1,27	78
	79	0,3	1680	1018	60,6 ;	;	1 2016	1287	63,8	1,26	79
Bernsteinsäure	80	0,1	784	659	84,1						80
	81	0,1	784	624	79,6						81
	82	0,1	784	583	74,4		896	671	74,9	1,14	82
	83	0,1	784	647	82,5						83
	84	0,1	784	644	82^1^		896	743	82,9	1,15	84

	Stämme der	Stämme der	Stämme der	Stämme der
Verbindung	morpholo-	morpholo-	morpholo-	morpholo-
	gischen	gischen	gischen	gischen
	Gruppe I	Gruppe II	Gruppe III	Gruppe IV
Gesättigte Fettsäuren
Ameisensäure	—	—	—	—
Essigsäure			■
Propionsäure	—		( )	—
n.Buttersäure				—
Andere Säuren
Oxalsäure	—	—	—	—
Bernsteinsäure				( )
Fumarsäure
Malonsäure		—
d-Milchsäure	quot;r		4-	( )
Zitronensäure	—			—
dl-Äpfelsäure
d-Weinsäure	—■	—	—	—
Brenztraubensäure
Kohlenhydrate
Xylose	—	( )	( )	—
Arabinose	—	( )	( )	—
Glukose	—			—
Lävulose	—	4-		—
Mannose	—	( )	( )	—
Galaktose	—	( )	( )	—
Maltose	—	( )	( )	—
Laktose	—	( )	( )	—
Saccharose	—	( )	( )	—
Alkohole
Methylalkohol	—	-	—	—
Aethylalkohol	—		—
n.Propylalkohol	—		—	( )
n.Butylalkohol	—		—	( )
Glycerin	—			—
Aethylenglykol		—
Mannit	—■	—		—

	Spirillum	Spirillum	Spirillum	Spirillum
V UlIlUuILg	serpens	Itersonii	tenue	undula
Fettsäuren
Ameisensäure	—	( )	( )	—
Essigsäure	4-		quot;T
Propionsäure	-f
n.Buttersäure
iso-Buttersäure	( )			( )
n.Valeriansäure				( )
iso-Valeriansäure				( )
n.Capronsäure
n.Caprylsäure		-1-
n.Caprinsäure		—	-
Laurinsäure	—	—	—	—
Andere Säuren
Oxalsäure	-	—	-	—
Bernsteinsäure		-i-		( )
Fumarsäure	( )		( )	( )
Maionsäure	-	—	-	—
d-Milchsäure		-j-		( )
Zitronensäure	-	( )	( )
dl-Äpfelsäure	( )	( )	( )	( )
d-Weinsäure	—	—	-	—
Brenztraubensäure		-f		-1-
Glycolsäure	-	—	—	—
Glyoxylsäure	—	—	—	—
Kohlenhydrate
Xylose		—
Arabinose		—	-
Glukose	-	( )	-	—
Lävulose	-	( )		—
Mannose		—	-
Galaktose		—	-
Maltose	-	—		—
Laktose		—	-
Saccharose		—	—	—
Alkohole
Methylalkohol	-	—	—	—
Aethylalkohol	—	( )	—
n.Propylalkohol	—	( )	-	( )
n.Butylalkohol	-	( )	—	( )
Glycerin	-	( )	—	—
Aethylenglykol		—
Acetaldehyd

Substrat	Nr.	Zugefügte Quantität ccm einer 0,1 molaren Lösung.	Verbrauchter Sauerstoff		in cmm.	Gebildete Kohlensäure in cmm.			Respirato- rischer Quotient.	Nr.
Substrat	Nr.	Zugefügte Quantität ccm einer 0,1 molaren Lösung.	Theoretisch; berechnet f. vollständige Oxydation.	Beobachtet.	Prozent der Theorie.	Theoretisch; berechnet f. vollständige Oxydation.	Beobachtet.	Prozent der Theorie.	Respirato- rischer Quotient.	Nr.
Essigsäure	1	0,1	448	249	55,5	896	468	52,2		1
Essigsäure	2	0,2	896	442	49,3	896	468	52,2	1,06	2
	3	0,1	448	242	54,0	448	246	54,9	1,01	3
	4	0,2	896	453	50,6	896	473	52,8	1,04	3
	5	0,2	896	490	54,7	896	543	60,6	1,11	5
	6	0,2	896	493	55,0	896	487	54,4	0,99	6
	7	0,2	896	428	47,8	896	465	51,9	1,09	7
	8	0,1	448	261	58,3					8
	9	0,2	896	523	58,4					9
	10	0,3	1344	792	58,9					10
	11	0,05	224	119	53,1					11
	12	0,1	448	223	49,8					12
	13	0,2	896	393	43,9					13
	14	0,1	448	192	42,9					14
	15	0,1	448	209	46,7					15
	16	0,2	896	449	50,1					16
	17	0,3	1344	715	53,2					17
	18	0,2	896	403	45,0					18
	19	0,2	896	412	46,0					19
	20	0,2	896	442	49,4	896	471	52,6	1,05	20
	21	0,1	448	233	52,0					21
	22	0,2	896	458	51,1					22
	23	0,2	896	480	53,6	896	500	55,8	1,04	23
	24	0,05	224	99	44,2					24
	25	0,1	448	246	54,9					25
	26	0,1	448	242	54,0					26
	27	0,1	448	240	53,6					27
	28	0,2	896	463	51,7	896	487	54,5	1,05	28
	29	0,2	896	420	46,9	896	436	48,7	1,04	29
	30	0,1	448	222	49,6					30
	31	0,2	896	431	48,1	896	450	50,2	1,04	31
Propionsäure	32	0,05	392	332	84,7					32
	33	0,1	784	684	87,2					33
	34	0,1	784	637	81,3	672	543	80,8	0,85	34
	35	0,1	784	692	88,3					35
	36	0,2	1568	1314	83,8					36
	37	0,1	784	668	85,2					37
	38	0,1	784	677	86,4	672	569	84,7	0,84	38
	39	0,2	1568	1339	85,4	1344	1230	91,5	0,84	39
	40	0,1	784	697	88,9	lt;---				40

Substrat	Verbrauchter Sauerstoff.		Gebildete Kohlensäure.		Respiratorischer Quotient.
Substrat	Theo- retisch.	Beob- achtet.	Theo- retisch.	Beob- achtet.	Theo- retisch.	Beob- achtet.
Essigsäure	2.00	1.03	2.00	1.07	1.00	1.05
Propionsäure	3.50	3.00	3.00	2.49	0.86	0.84
n.Buttersäure	5.00	2.60	4.00	1.84	0.80	0.69
Milchsäure	3.00	1.98	3.00	1.91	1.00	0.99
Brenztraubensäure	2.50	1.42	3.00	1.81	1.20	1.28
Bernsteinsäure	3.50	2.82	4.00	3.16	1.14	1.15

	Trajekt der	Verbrauchter	Gebildete	Respirato-
Substrat	Substrat-	Sauerstoff	Kohlensäure	rischer
	verarbeitung.	in cmm.	in cmm.	Quotient.
	AB	198	354	1.79
Brenztrauben-	BC	176	209	1.19
säure	CD	193	148	0.77
	AD	567	711	1.25
	AE	290	293	1.01
	EE	432	441	1.02
Milchsäure	EG	164	149	0.91
	AG	886	883	1.00

	Verbrauchter		Gebildete		Respiratorischer
Substrat	Sauerstoff.		Kohlensäure.		Quotient.
Substrat	Theo-	Beob-	Theo-	Beob-	Theo-	Beob-
	retisch.	achtet.	retisch.	achtet.	retisch.	achtet.
Essigsäure	1.00	1.00	1.00	1.03	1.00	1.07
Propionsäure	2.50	2.57	2.00	2.11	0.80	0.82
n.Buttersäure	3.50	3.22	2.50	2.54	0.71	0.73
Milchsäure	1.00	0.92	1.00	1.08	1.00	1.05
Brenz traubensäure	1.50	1.59	2.00	2.05	1.33	1.29
Bernsteinsäure	2.00	1.98	2.50	2.53	1.25	1.25

Gebildete Kohlensäure in		cmm.	Respirato- rischer Quotient.	Nr.
Theoretisch; berechnet f. vollständige Oxydation.	Beobachtet.	Prozent der Theorie.	Respirato- rischer Quotient.	Nr.
				1
896	562	62,7	1,04	2
896	550	61,4	1,04	3
896	480	53,6	1,04	4
896	477	63,2	1,04	5
				6
896	272	30,4	0,62	7
896	288	32,1	0,63	8
896	299	33,4	0,65	9
896	277	30,9	0,61	10
				11
1344	933	69,4	1,25	12
1344	907	67,5	1,24	13
1344	854	63,5	1,27	14
1344	815	60,6	1,23	15
				16
				17
896	482	53,8	0,58	18
896	478	53,3	0,57	19
896	458	51,1	0,55	20
	226		0,49	21
	375		0,54	22
672	252	37,5	0,69	23
672	238	35,4	0,57	24
				25
896	414	46,2	0,59	26
896	404	45,1	0,58	27




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