l~oux' Archiv fiir Entwicklungsmechanfl~ 152, 166--182 (1960)

.Aus dem Bob~nischen Institut der Universit~t KSln, Abteilung fiir Mikrobiologie (Vorstand: Prof. Dr. C. BI~ESCK)

UNTERSUCHUNGEN UBEI~ DIE ENTWICKLUNG DES DOTTERENTODERMS DER H ~ H I q E R K E I M S C H E I B E

Von HANS B~EM~a

Mit 8 Textabbildungen (11 Einzelbilder)

(Eingegangen am 2. November 1959)

Einleitung Bei Vitalmartderungen im Zusammenhang mit frfiheren Unter-

~suehungen fiber die Gef/s auf der Keimscheibe wurde hs beobaehtet , dM] eine anf/inglieh gerade, die Gefs kreuzende 1Vfar- kierungslinie Sl0/s am Mesodermrand abgewinkelt war, offenbar Ms ~Folge eines untersehiediiehen Fls innerhMb und auBer- hMb des iVfesodermbereiehs. Da die VitMfarbstoffe hauptsgchlich yon den Entodermzellen aufgenommen werden, deutet diese Beobachtung auf einen EinfluB des Mesoderms auf das Entodermwachstum. Im Gegensatz zur Induktion qualitativ neuer Differenzierungen treten hier nut quantitative Untersehiede im F1/s auf, die einer Analyse leiehter zug/~nglich sind. AuBerdem ist zu vermuten, dab eine solche Beziehung zwischen dem Wachstum benaelibarter Gewebe ver- h/~ltnism/~Big unspezifisch und verbreitet und daher ein wichtiger Faktor beim Zustandekommen des f fir ein Entwleklungsstadium typischen Zellmnsters ist. Diese Uberlegungen gaben den AnlaB, die Entoderm- entwicklung uncl deren Abhs yore 1V[esoderm n/s zu unter- suchen.

Die Untersuchungen gehen yon der entodermMen Zelldichte-Vertei- lung einer Keimseheibe mit 6 Ursegmenten ans. Weiteres Verfolgen dieser Verteilung und Vergleieh mit der Mitosehs und den Schiehtdieken/s im Entoderm erm6glichen die Bestimmung der Volumen- und Form/inderungen der Entodermzellen. Die Unter- suehnng einiger meehaniseher Eigensehaften der Keimseheibe gibt Anf- schluB fiber die aktiven und passiven Verformungen der Zellen. Es zeigt sieh dann, dab Volumen und Form bzw. Verband der Entodermzellen, offensiehtlieh unter dem EinfluB des Mesoderms, in bestimmter Weise ver/~ndert werden, nnd dab diese sieh an den Zellen abspielenden Ver- /tnderungen zugleieh in ~nderungen des entodermMen Zellmusters und F1/s zum Ausdruek kommen.

Untersuchungen fiber die Entwicklung des Dotterentoderms 167

Material und Methode

Zur Untersuchung wurden Eier einer kennfarbigen ItMiener-Rasse im Thermo- staten bebrfitet und die Keimscheiben in verschiedenen Entwicklungsstadien (5--19 Ursegmente) fiber umgedrehten Uhrgli~sern nach Bow~ fixiert. Die Zell- dichte und Mitoseh~ufigkeit wurden an Totalpr~paraten (F~rbung mit H~matoxy- lin-Delafield-Lichtgriin) bestimmt, indem Ausschnitte yon meist 0,03 mrae Flache bei 1400facher Linearvergr6Berung mit dem Abb~schen Zeichenapparat gezeichuet and ausgewertet wurden. Die Schichtdicke wurde an Querschnittpr~paraten gemesse~_, indem ebenfalls zuerst Zeichnungen hergestellt und darauf die Schnitt- ll~chen in Abschnitten planimetriert wurden. Die mittlere Schiehtdicke innerhalb eines Abschnitts ergab sich dann Ms Quotient ,, Querschnittsfl~ehe des Abschnitts durch Absehnitts]~nge". - - Alle angegebenen Werte beziehen sieh auf die fixierten Keimscheiben, die Schrumpfung durch die Fixierung blieb unberficksiehtigt, da die erhaltenen Relativwerte den vorliegenden Zwecken genfigten. - - Farbmarkie- rungen lebender Keimscheiben zur ]~estimmung des Fls wurden in der fiblichen Weise mit nilblaugetr~nkten Agarstreifen angebracht.

Beobachtungen 1. Die Zelldichte

Abb. 1 zeigt die Zel ldichte-Vertei lung des En tode rms in der t t6he

der Kopffa l te bei drei verschieden ~lten Keimscheiben. Die MeB-

ergebnisse sind als Stuien fiber den Z~hlbereichen dargestel l t (waage- reehte Striehe).

Die H6he der eingetragenen Stufen wird durch 3 Arten der Streuung beein- fluBt, i. durch die yon der begrenzten Gr6Be des Z~hlbereichs abh~ngige MeB- genauigkeit, 2. durch lokale UngleichmaBigkeiten der Zelldichte und 3. durch die individuelle Variabilit~t der Keimscheiben.

1. Die von der MeBmethode herrfihrende Streuung wurde durch Teflung der Zi~hlbereiehe ~eprfift. Mehrere Stichproben ergaben, dab bei I-Ialbierung des Z~hl- bereichs nur geringfiigige Unterschiede in der Zelldichte der Tellbereiehe auftreten, die bei den] gew~hlten Ordinatenm~Bstab nieht ins Gewicht fallen. Die Tel l bereiche wurden entweder so gelegt, dab sie die gleiche mittlere Medianentfernung batten, dann ergaben sich ann~hernd gleiche Werte Ifir die Zelldichte, oder die Zelldiehte der Teflbereiche wurde fiber deren mittlerer Entfernung aufgetragen, dann fiigten sich diese Werte mehr oder weniger glatt in den Verteilungsverlauf, der dureh die Zelldiehte in den Nachbarbereichen gegeben war. Demnaeh reicht die Gr6Be der ausgez~hlten Bereiche zur Bestimmung der Ze]ldiehte aus, und die gefundenen Untersehiede in den Stufenh5hen zeigen wirklich vorhandene Unter- schiede in der Zelldiehte an. Aus diesem Grunde, und weil sich die Zelldiehte nicht sprungartig yon Stufe zu Stufe ~ndert, dfirfen die Stufenmitten durch einen Kurven- zug verbunden werden.

2. Die lokalen Ungleichm~tBigkeiten in der Ze]ldichte-Verteilung wurden yon den typischen Gesetzm~Bigkeiten untersehieden. Dazu wurden solche Untersehiede in der H6he benaehbarter Stufen gerechnet, die bei allen untersuchten Querschnitten in entsprechender L~ge gefunden werden und die auBerdem an Orten auftreten, die in Beziehung zur gesamten Morphologie der Keimscheibe stehen, z.B. am Rand der Area vasculosa. Ira Gegensatz hierzu stehen die meist kleineren Stufen- sprfinge der lokalen Ungleiehm~Bigkeiten, die keine Beziehung zur Xeimseheiben- morphologie zeigen und die an entsprechenden Orten bei ~nderen Keirascheiben nicht auitreten. Da die lokalen Ungleichmi~Bigkeiten zweier Keimseheiben nieht

168 HASS B ~ a :

miteinander verglichen werden kSnnen, wurden sie beim Kurvenzug nicht beriick- siohtigt, d . h . die eingezeichneten Kurven geben nur die allen Stadien gemein- samen Merkmale wieder. Dort, wo die lokalen Ungleichmal~igkei~en bzw. Spriinge grSger sind, wird der darzus~ellende 6rtliche Mi~telwert nnsicher, in solehen Be- reiehen ist die Kurve ges~riehelt.

3. Die aus der individuenen Keimseheibenvariabfl i tgt resultierende Streuung geh~ aus den jewefls nu t aus einer Keimseheibe gewonnenen Xurven nicht hervor, sis wurde du tch sine besondere Keimseheibenauswahl yon vornherein so gering wie m6glieh gehal~en. Bei dan drei der Abb. 1 zugrunde liegenden Keimseheiben haben die Flgehen der Area pellueidg und der Area vaseulosa sowie die mitglere

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[n~ernung uon dec Ke/~aahee Abb. 1. Zelldichte-Verteilung des Entoderms dreier aufeinan4effolgender Entwicklungs- stadien, ~:eimscheibenquersclmitt in H(ihe tier t~:opff~lte. Die Pfeile auf der Abszisse geben

die Grenzen der Area pellueida und des Area vasculosa an

GefggmasehengrSge nnd Gefggdicke im GefgBnetz der Ursegmentanzahl ent , spreehende Durchsehnit tswerte. Die Keimseheiben sind daher angenghert reprgsen- tapir ffir ihr Entwieklungsstadium.

Doff, wo die untersuehte~ Bereiehe nieht aneinandergrenzen, ergib~ sieh eine Unsieherheit bei der Interpolat ion. Die gereiche konnten nichg beliebig nahe aneinandergelegt werden, da genaue Zghlungen nur an bht insel f re ien Orten mSg- lieh sind, die Blutinsela verhindern die mikroskopische Durehsich~. So weir es sieh absehgtzen l~Bt, ist an den Orten der Blutinseln die Zelldichte im Entoderm erhShg, so dag sich fiber die dargestell ten Kurven in der Area opaca, wo die meis~en Blutinseln vorkommen, noeh einzeh~e Maxima erheben, die bier nich~ beriiek- siehtigt wurden. Da as sieh um lokale Ungleiehm/iBigkeiten handel t - - eine Blu~- insel findeg sieh auf einem anderen Querschni~ oder bei einer anderen Keimscheibe nie in genau en~spreehender Lage - - kSnnen diese Maxima hier vernaehlgssigt werden. - - Das Maximum am Rand der Area pellueida beim 14-Ursegment-Stadium ist n ieht dutch einen un~ersuehten Bereieh beleg~, bier konnte jedoeh die Lags des ~ a x i m u m s dureh direkte Beobaehttmg ermit tel t werden. Aueh fttr die anderen Keimseheiben wurde die Lage dieses Maximums dutch direkte Beobaehtung kon- trolliert.

D e n 3 K u r v e n i n A b b . 1 i s t e i n M a x i m u m a m R a n d d e r A r e a p e l h c i d a

g e m e i n s a m , w e l c h e s s ieh i m V e r l a u f d e r E n $ w i e M u n g ab f l aeh~ , d. h . d ie

Untersuehungen fiber die Entwieklung des Dotterentoderms 169

Zelldiohte nimmt in dieser Zone stark ab. Das Maximum erseheint im Primitivstreifen-Stadium als huleisenf6rmige, teilweise blasig veto

Ektoderm abgehobene Verdieknng am vorderen Umfang der Area pellueida (Abb. 2).

M6glieherweise handelt es sioh bei dieser Bildnng um den ,,Entodermhof" W~Tz]~Ls (1929) und anderer Autoren, die eine siehelfSrmige Verdickung im Ento- derm der Area pellueida jiingerer Keim- seheiben (kurzer Primitivstreifen) be- ~ . ~ E ~ / . sehreiben. Die Entstehung dieser Zell- ~ ~ # ~ " anhaufung ist unbekannt. Naeh Beob- aehtungen F~azERs (1954) verlagern sieh wahrend des ersten Bebriitungstages die Entodermzellen der Area pellucida in zentrifugaler Riehtung, dabei k6nnten sieh die Zellen am Rand der Area pellu- eida ansammeln.

I m Bereieh des Mesoderms der Area opaea ist die Zelldiehte ziem- lieh konstant bzw. n immt naeh a~gen leieht ab (vgl. aueh Abb. 3). Die zeitliehe Abnahme der Zell- diehte ist bier gering.

Auff~llig ist der Sprung der Zell- diehte am jeweiligen Mesodermrand. Da der Mesodermrand fiber das Entoderm hinwegwandert (S. 172), liegt der Spnmg jedesmal an einer anderen Stelle des Entoderms.

Au6erhalb des Mesoderms steigt die Zelldiehte zur Keimseheiben- peripherie an. Da am Mesoderm- rand zu jeder Zeit der minimale Weft yon 1000--1500 Zellen/mme gefunden wird, mug die Zelldiehte im Abb. 2. Entodermale Verdieknng am vor-

deren , i n n e r e n 1Rand der A r e a pe l lne ida ; Entoderm kurz vor der l~berwande- oben Querschnittin g6he 4esProamnions rung dureh das Mesoderm jeweils (] inke I-I~lfte, Vergr . 50fach), ~ n t e n Ven-

t r a l a n s i e h t der:g:eimseheibe (Vergr .25faeh) auf diesen Wert absinken.

Aul dem 6-Ursegment-Stadium nimmt naeh Abb. 1 die Zelldiehte im Zentrum der Area pellneida zur Mediane bin zu, im Gegensatz zu den beiden ~lteren Stadien. Diese Zunahme h&ngt mit der Abfaltung des Vorderdarms zusammen, die in der nntersuehten Quersehnittsh6he auf dem 6-Ursegment-Stadium gerade stattgefunden hut. Sp&ter ver- lagert sieh dieser diehtere Bereieh mit der vorderen Darmpforte naeh hinten, und man zghlt dann in der tI6he der Kopffalte die gleiehen

1 7 0 HANS ]31r :

niedrigen Zellzahlen wie im Proamnion, einem mesodermfrei bleibenden Bereieh vor und unter der Kopfanlage des Keims.

Ein Querschnitt in der H6he des Ursprungsgebietes der Dotter- arterie (Abb. 3, gMehe Keimseheibe wie in Abb. 1, Mitre) nnterseheidet sieh nicht grundsgtzlieh yon einem weiter vorn gelegenen Quersehnitt. Die Verteilung ghnelt Mlerdings mehr der des 6-Ursegment-Stadiums in Abb. 1: das hohe Maximum, die gr6Bere tI6he und der sehrgg ab- fMlende Verlauf im Mesodermbereich der Area opaea sowie der Anstieg

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_2 70 [/~'segzTen/e ,

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[n/f6'rnunj van der /(~o/'nTao,178e.

Abb. 3. Ze l ld i ch te -Ver t e i lung des E n t o d e r m s e iner Ke imsche ibe m i t 10 U r s e g m e n t e n (gleiche J~eimscheibe wie i n Abb . 1, Mitre), K e i m s c h e i b e n q u e r s c h n i t t i n t t 6 h e des

U r s p r u n g s g e b i e t e s der D o t t e r a r t e r i e

zur Mediane im Zentrum der Area pellueida (DarmabfMtung) sind Kenn- zeichen des jfingeren Stadiums in Abb. 1.

Da die Differenzierung auf der Keimscheibe yon vorn naeh hinten for~schreitet, ist zu verstehen, dab der wei~er hinten gelegene Schni~ einem jiingeren Stadium des welter vorn gelegenen Schnittes entsprieht.

2. Zellteilungen

Mitosen sind im Entoderm bei Keimseheiben im Alter yon 6 bis 19 Ursegmenten sehr selten, yon fiber 3500 untersuehten Zellen waren nut 10 in Teihng (spgte Pro- bis frfihe Telophase). Die Mitosehgufigkeit liegt also bei etw~ 0,3 %. Untersueht man nur die Area opaea, so finder man eine noch geringere }Igufigkeit yon 0,1%. Diese Werte sind jedoeh keine eehten Mittelwerte, da die gesamte Anzahl untersuchter Zellen, wie Tabelle 1 zeigt, nieht a u f alle KeimMter gleichms verteilt is~.

Die 6 Mitosen in der Area pellueida bei der Keimscheibe mit 10 Ur- segmenten.(Tabelle l) lagen Mle sehr dicht beieinander in der Nghe des Zelldiehtemaximums am Rand der Area pellucida. Diese Beobachtung zeigt, dab die Zellteilungen nieht fiberM1 gMchmggig fiber die Fl~ehe verteilt sind.

Aus diesem Befund kann aber nich~ geschlossen werden, dag das Zdldiehte- maximum am ~and der Area pellueida durch lokM gesteigerte Teilungs~ktivitgt der Zellen entsteh~, denn es wurden sonst in diesem Bereich keine Mitosen gefunden, weder bei jfingeren noch bei ~lteren Keimscheiben.

Untersuehungen fiber die Entwicklung des Dotterentoderms

Tabelle 1. Mitosehiiufigkeit im Entoderm

171

Xeima l t e r Urseg- m en t e

6 10 13 14 16 19

Summe

gezfihlte Zellen

414 783

130

1327

Area pel lucida Area opaea

!Viitosen Mitose- h~ufigkeit

1 0,2 6 0,8

1 0,8

8 0,6

gezghlte Zellen

445 1075 104 420

81 61

2186

Mitosen

0 0 0 0

~r hgufigkei t

0,2 0,1

0,1

In der Area pellucida sind die Mitosen mSglicherweise haufiger als in der Area opaea, jedoeh laBt sieh der Unferschied nieht sichern, so- lange nieht geprfift ist, ob die untersuehten Stiehproben repri~sentativ fiir die Gesamtheit der Zellen sind. Bei der geringen Anzahl gefundener Mitosen und wegen der m6glicherweise r~umlieh und zeitlieh ungleich- maBigen Verteilung der Mitosen ist eine derartige Prfifung sehwierig.

Am Mesodermrand wurden keine zus~tzlichen Mitosen im Entoderm beobaehtet.

Als Ursaehe der sprungweisen Anderung der entodermalen Zelldiehte am Meso- dermrand lag zunaehst die Annahme einer fortschreitenden Mitosewelle nahe; dutch Teilung aller am Mesodermrand gelegenen Zellen sollte sich die Zelldiehte hier jeweils verdoppeln. Ffir diese Annahme spraehen zahlreiehe Mitosen, die im Totalpraparat am Mesodermrand zu erkennen sind. Die Priifung ergab jedpeh, dal] diese Mitosen aussehlieBlich mesodermal sind.

3. Fliichengnderungen

Da nach dem vorangehenden nntersehiedliche Mitoseruten an den Ver~nderungen des entodermalen Zellmusters keinen merldiehen Anteil haben, mfissen diese VerAnderungen auf Vergr6Berung oder Verkleine- rung der gegenseitigen Zellabsts d. h. auf untersehiedliehem Flachen- wachstum beruhen.

Falls keine Zellen hinzukommen oder versehwinden, ist die Fl~chen- gnderung eines gegebenen Epithelureals dessen Zelldichfe-Xnderung umgekehrt proportional. Da zwischen dem 6- und 19-Ursegment- Stadium der Zellzuwachs durch Mitosen vernachl/~ssigt werden kann wad da degenerierende Kerne nnd aus dem Epithelverband ausseherende Zellen, die fiir eine Zu- oder Abwanderung sprgehen, nieht beobaehtet wurden, bedeutet Zunahme der Zelldiehte Fl~ehenverk]einerung, Ab- nahme Fls

In jedem Fall setzt die Bestimmung des ~lgehenwaehs~ums eines Gewebe- areals voraus, dab dessen Begrenzung definiert ist. Wenn keine anderen Strukturen als die Zellen selbst gegeben sind und wenn einmal beiehlanderliegende Zellen nicht beieinander b]eiben, sondern sieh dureh ungerieh~e~e Bewegungen untereinander

172 H ~ s B n ~ :

vermischen, so l ~ t sich keine Begrenzung und d~mi~ auch kein l~lgchenw~chstum ~ngeben. Ein Durcheinunderw~ndern der Zellen wiirde bei ]Pgrbm~rkierungen des lebenden Gewebes ein schnelles Versehwimmen der Marken zur l%lge h~ben. D~ eine Vit~]markierung der Hiihnerkeimscheibe jedoeh tiber 24 S~d ~ls lokal begrenzte F~rbstoff~nhgufung sich~bar bleib~, braucht mit dieser MOglichkeit nich~ gerechnet zu werden.

Am l~and der Area pellueida r A m m t , wie oben besehrieben (S. 169, vgl. Abb. 1), die Zelldiehte stark ab, ira ~esodermbereieh der Area opaea dagegen nur wenig; demnaeh mu8 sich die Area pellueida, vor allem am Rand, stark vergr68ern, die Area opaea im l~esodermbereieh jedoeh kaum. Sobald das Entoderm yore Mesoderm fiberwandert wird, n immt

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2~bb. 4. F l ~ c h e n v e r k l e i n e ~ 4 n g i m E n t o d e r m a m ~VIesodermrand, d n r c h F a r b m ~ r k i e r u n g e i n e r l e b e n d e n K e i m s c h e i b e s i c h t b a r g e m a c h t . L i n k s g l e i c h n a c h d e r M a r k i e r u n g , 8 U r - s e g m e n t e ; M i t r e : 15 Ursegmente, Vergr61~erung d e r S t r e c k e b, S t r e c k e a u n v e r ~ n d e r ~ ; r e c h t s : 24 I g r s e g r a e n t e , n a c h ~ b e r s e h r e i t e n des M e s o d e r m r a n d e s V e r k l e i n e r n n g y o n b a n f

e t w a d i e t t~ ] f t e , a n n v e r a n d e r t ; A r e a v a s c u l o s a ; - - A r e ~ p e l l u c i d a ; . . . . M a r k i e r u n g

die Zelldichte sprungartig auf etwa das Doppelte zu, aul~erhalb des 1Vfeso- derms n immt die Zelldichie st~ndig ab; am 1V[esodermrand mnl~ sieh dementsprechend die Entodermflgche ziemlich pl6tzlich auf etwa die H~lfte verkleinern, eine auSerhalb des ~esoderms gelegene Entoderm- fiache mu8 sich dagegen vergr6Bern, und zwar so ]ange, bis bei weiterer Anngherung des Mesoderms die Verkleinerung einsetzt.

I ra Mesodermbereich der Area opaea n immt nach Abb. 1 die Zell- dichte des Entoderms yon etwa 2600 Zellen/mm ~ bei 6 Ursegmenten auf etwa 2300 Zellen/mm 2 bei 14 Ursegmenten ab; das entspricht einem Fl~ehenzuwaehs yon etwa 12%. Naeh Abb. 8 (S. 179) ist die Area vasculosa im gleichen Zeitranm yon 20 mme auf 65 m m 2 (Mit~elwerte) gewachsen; das entspricht einem Flachenzuwachs yon fiber 200 %. Die Fl~che des fiberlagernden Mesoderms vergr68ert sich also wesentlich sehneller als die des Entoderms; daraus geht hervor, d a b sich der Mesoderrarand fiber das Entoderm hinwegschieben muB, wie es oben bereits vorausgesetzt wurde (S. 169). Diese Tatsache ergab sich auch aus frfiheren Arbeiten mi t Hilfe der Vital-Markierungsmethode (G~oDzI~SKu 1935, B~EME~ 1958).

Untersuehungen fiber die En~wieklung des Do~terentoderms 173

Die anffgll igste Erseheinung un te r den t01~ehen/~nderungen is t die Flfi.ehenvergrSBermag a n d ansehl iegende F lgehenverMeinerung des En tode rms , die m i t dem vorrf ickenden Mesodermrand i m m e r wel ter per ipher gelegene Bereiehe des E n t o d e r m s erfaBt.

Abb. 4 zeigt die EntwicMLmg einer lebend mark ie r t en Keimsche ibe ; m a n e rkenn t die Vergr6Berung anBerhalb des Mesoderms, die VerMeine- rung naeh der Uberwa.nderung dureh das Mesoderm nnd die Kons t anz eines innerha lb des Mesoderms gelegenen Bereiehs. Die Lebendbeobach- tung zeigt, dab der Zelldiehteslorung a m Mesodermrand kein bei der F ix ie rung auf t re tendes K u n s t p r o d n k t ist.

4. Die Schichtdicke U m die verh~l tnismaBig sehnell ab laufenden Zelldiehte- mid Flgehen-

s a m Mesodermrand zu deuten, wurde die Sehiehtdieke des

ZOO --

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~l ,u /~__ .... ~ - - 5 Ursegmen/e

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En/fernunj yon den Ke/rnac/7se Abb. 5. Schicht4teke des Entoderms in Abh~ngigkeit yon tier MedianentfernuItg, 5- und 10-Ursegment-Stadium, t~eimseheibenqnerschnitt in t/[6he der Kopffalte. - - - - - - l i nke Seite, . . . . . reehte S e i t e , - nacll Augenmag gemittelte I~urve. Pfetle anf der

Abszisse geben die Grenzen tier Area Ioellneida tmcl tier Area vasetllosa bei 5 bzw. 10 Urseg3nenten an (Entfernnngen beider Seiten gemifGtelt)

E n t o d e r m s nntersueht , denn es war zu erwar ten , d a b bei einer pl6tz- l ichen F l~ehenverk le inermlg die Sehiehtdieke zunimmt .

I n Abb. 5 i s t die Sehichtdicke des E n t o d e r m s ffir 2 Keimseheiben , ebenfal ls in HShe der Koioffalte , da rges te l l t : Auf dem 5-Ursegment- S t a d i u m n i m m t die En tode rmd ieke yon der Mediane zum Keimseheiben- r a n d zu, an der Mesodermgrenze zeigt sieh erwar tungsgemaB eine Dis- kon t inu i t~ t m i t e inem Max imum und e inem gleieh darauffo lgenden Minimum. Diese Di skon t inu i tg t der Sehiehtdieke t r i t t , wie zahlreiehe ~ e o b a e h t u n g e n an Quersehni t tp r / ipara ten best/~tigten, immer in tier gleiehen Weise a m R a n d der Area vaseulosa anf, sie wande r t also m i t dem vorr i iekenden Mesodermrand naeh auBen. Auf dem slogteren Sta- d ium, bei 10 Ursegmenten , h a t die En tode rmd ieke in der Area opaea

174 H ~ s Ba~M~:

abgenommen a n d sieh dabe i i nne rha lb des Mesodermbereiehes auf e inen fas t k o n s t a n t e n W e r t eingestel l t . Die K o n s t a n z der E n t o d e r m d i e k e im Mesodermbere ieh der Area opaea i s t auf allen Quersehn i t tp r / ipa ra ten /~lterer S tad ien (ab 12- -15 Ursegmenten) sehr deut l ieh.

Da die Grenze der Area pe l lue ida i n n e r yon den gleiehen Zellen gebi lde t wird, ver lagern sieh bei der Vergr6Berung der Area 10ellueida deren Randze l l en naeh auBen. Demen t sp reehend erseheint die 10-Urseg- m e n t - K u r v e in Abb. 5 auf der Abszisse u m e twa 0,4 m m gegen die 5 -Ur segmen t -Kurve versehoben, d. h. u m den gleichen Bet rag , um den die Grenze der Area pe l lue ida vorgerf iekt i s t (s. en t spreehende Plei le an der Abszisse). Vergle ieht m a n den Anfangs te i l be ider K u r v e n (5- und 10-Ursegment -S tad ium) , so zeigt sieh kein wesent l ieher Untersehied , demnaeh i s t die Sehieh td ieke in d iesem Bereieh p rak t i seh ~nverSnder t gebl ieben.

5. Volumen u~d Form der Zellen

U m die Zel ldichte- , •lgchen- und Sch ich td ickengnderungen auf die mori0hologisehen Ver/~nderungen der einzelnen Zellen beziehen zu kSnnen, wurden das Volumen a n d die F o r m der En todermze l l en aus der Zel ld iehte und der Sehichtd icke bereehnet .

Zur Beschreibung der Zellform dient das Verh/~ltnis Durchmesser zu tIbhe der Zeilen, s. Skizze Abb. 6. Du sich jedoeh die Zellen bei groger Zelldichte ineinunder verkeilen and dureh Aneinundervorbeischieben zum Teil mehrschichtige Lagen bilden, hut das FormverhMtnis, das unter Zugrundelegung einer einsehiehtig bleibenden Lage zylindriseher Zellen bereehnet ist, keine absolute Bedeutung, es ist nut ein Mug zur angengherten Beschreibung der Zellform.

Der Berechnung wurden aus Abb. 1 die eingezeichneten Kurven des 6- und 10-Ursegment-Stadiums und aus Abb. 5 die aus beidea Keimseheibenseiten ge- mittelten Kurven des 5- und des 10-Ursegment-Studiums zngrunde gelegt. D0~ demnuch jede Kurve in Abb. 6 aus 2 Pr~para~en und dami~ 2 Keimseheiben ge- wolmen ist nnd du auBerdem yon bereits gemit~elten Kurven ausgegungea wurde, zeigt Abb. 6 keine individuellen Einzelbefunde sondern nur die iibergeordneten Gese~zm/iBigkeiten. Es entsteht durum auch kein erheblieher t~ehler duraus, dab die 5-Ursegment-Kurven in Abb. 6 aus einem Pr~purat des 5- und einem des 6-Ursegment-Stadiums gewonnen sind.

Bei gleich alten Keimseheiben liegt der Gef~gzonenrand nie genuu im gleichen Abstand yon der Mediane. Da die Volamen- and Formwerte besonders am Gef/ig- zonenrand interessierten, kum es bier besonders darauf an, die rich~igen Wer~e aus beiden Pr~puruten bzw. den entsprechenden Kurven in Abb. 1 and 5 einander zuzuordnen. Deshalb wurde uls gemeinsumer Bezugspunkt nicht der Nullpunkt der Abszisse, sondem der Rand der Gef/~Bzone gewghlt, d .h. es warden jeweils gleiche Entfernungen vom Rand der Gefggzone zur Bereehnung eines Punktes benutzt. Eingetrugen wurde der Weft dana fiber dem betreffenden Abszissenwert aus Abb. 5.

Abb. 6 a zeigt, dab das Volumen der En tode rmze l l en im 5-Ursegment- S t a d i u m ghnlieh wie die Schieh~dieke y o n Ke imsche ibenzen t rum zur Per ipher ie zun immt . I n den wei ter 1oeHpher gelegenen Keimsche iben-

Untersuehungen fiber die Entwieklung des Dotterentoderms 175

bereiehen, die in dieser Arbeit nieht untersueht wurden und in denen das Entoderm aueh nut undeutlieh gegen den Dotter abgegrenzt ist, nimmt das Volumen der Zellen, ebenso fibrigens aueh die Schiehtdieke und die Zelldiehte, wieder ab; die Keimseheibe lguit naeh auBen in ein einsehiehtiges, zum Rand dfinner werdendes Blastoderm aus.

Offensiehtlieh entsteht im Zusammenhang mit dem vorrfiekenden Mesodermrand ein ,,Einbrueh" in die Volumenkurve, der mit zunehmen- dem Alter grSger wird. ])as Volumen der unter dem Mesoderm gelegenen Entodermzellen nimmt also mit der Zeit ab. I)er mutmagliehe ur-

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_Frill'el'nuns von de:' Keimachse

Abb. 6. a mittleres u (Schiehtdieke/ZelldJehte), b FormYerh~Itnis (2 r/d nnter Zugrunde]egung zy]indrischer Ze]len, s. Sklzze) cler Entoclermzellen in Abh~nfflgkeit yon der 3s 5- uncl 10-Ursegment-Stadium, Keimsoheibenquersehnitt in II6he der tgiopffalte. 2 r win~ arts dem Volumen (V) u n d der Schich td icke (d) e r rechne t :

s r ~ = V/d . - - - - - v e r m u t e t e r urspr i ingl ieher Verlau~ der V o l u m e n k u r v e

spriingliehe Kurvenverlauf, der vor der Mesodermausbreitung anzu- treffen ware, ist bei der 5-Ursegment-Kurve gestriehelt eingezeiehnet. I)adureh, dag naeh der Mesodermiiberwanderung die weiter augen gelegenen, urspriinglieh gr6geren Entodermzellen sehneller kleiner werden aIs die welter irmen gelegenen, ursprfinglieh kleineren Zellen, bekommen mit der Zeit alle Entodermzellen im Mesodermbereieh der Area opaea das gleiehe Volumen.

Die Formkurven in Abb. 6b zeigen, dab die Entodermzellen mit zunehmender Entfernung vom Keimseheibenzentrum h6her und sehlanker werden, abgesehen yon einer voriibergehenden Abflaehung in der Nghe des Mesodermrandes. Mit zunehmendem Alter werden die Zellen im Mesodermbereieh der Area opaea flaeher; aueh hier zeigt sieh, wie beim Zellvolumen, eine Tendenz zur Konstanz in diesem Bereieh.

Entspreehend der Vergr6gerung der Area pellueida sind die Kurven des glteren Stadiums gegentiber denen des ]tingeren wieder um etwa 0,4 mm versehoben.

176 HA~s BREMen:

Z u r V e r d e u t l i c h u n g d e r ze i t l i ch u n t e r s c h i e d l i c h e n A k t i v i t / ~ t d e r

E n t o d e r m z e , l l en s i n d i n A b b . 7 a ls K o n s t r u k t i o n a u s A b b . 6 die ze i t -

l i c h e n V o l m n e n - u n d F o r m g n d e r u n g e n z w e i e r E n t o d e r m z e l l e n d a r g e -

s t e l l t ; d ie be i d e n Ze l l en b e f i n d e n s i ch i n H S h e d e r Kopf f~ l~e u n d h a b e n

i m e i n e n F a i l be i 5 U r s e g m e n t e n 2 r a m , i m a n d e r e n F a l l 3 m m A b s t ~ n d

y o n d e r K e i l achse .

Die Kons t rukt ion dieser Kurven kgnn an H a n d der 2 mm-Volumenkurve erlgutert werden. Nach Abb. 6a ha t eine Entodermzelle in 2 m m Abs tand yon

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J TTt~ I T t 3 n ~

8 10 Z/r~egmeole 75 /@/mailer

Abb. 7. a u b Formgnderung zweier Entodermzellen, die a~f dem 5-Ursegment-Sta- dium 2 bzw. 3 ram Abstand Yon der Keimachse haben (HShe tier Kopffalte). Pfeile geben den Zeitpunkt an, in dem der Mesodermrandiiber die betreffende Zelle hinwegwandert. Kons?~ruktion

aus Abb. 6, s. Tex?5

der Keimachse ein Volumen yon 63000# 8. Dieser Wef t ist inAbb. 7a bei 5 Ursegmenten eingetragen worden, l~ach Abb. 6 liegt die Grenze der Area vasculosa bei 5 Ursegmenten bei 1,75 ram, d . h . noch 0,25 m m yon der betrach- te ten Entodermzelle bei 2 mm ent- fernt. Iqach Abb. 6 riickt der Meso- dermrand im Verluuf der Bfldungs- zeit yon 5 Ursegmenten um 1,4 m m vor, 0,25 m m entsprechen daher der Bildungszeit yon 0,8 Urseg- menten. Dementsprechend ist der Pfeil, der den Homen~ der ~ber - wanderung dutch das Mesoderm angibt , in Abb. 7 bei 5,8 Ursegmen- ten eingetragen. Bei 5 Ursegmen- t en ha t die Zelle, die gerade vom Mesoderm i iberwandert wird, ein Volumen yon 43000/ r ~ (s. Abb. 6 in ],75 m m Medianentfernung).

Bei 10 Ursegmenten ha t eine gerade vom Mesoderm iiberwanderte Zelle ein Volu- men 58000# 3 (Abb. 6, 10-Ursegment-Kurve bei 3,15 ram). Die Interpola t ion ergibt, dal] eine bei 5,8 Ursegmenten i iberwanderte Zelle ein Volumen yon

58 000--43000 43000 ~- 10--5 �9 0,8 ~ 45400# s

haben m u l l Dieser Wert ist in Abb. 7a bei 5,8 Ursegmenten eingetragen. -Bei 10 Ursegmenten ha t die bet rachte te Zelle nach Abb. 6 a ein Volumen yon 33000 # s Wegen der Verschiebung der Kurven infolge der VergrS•erung der Area pellucida finder man diesen Wer t in der 10-Ursegmen~-Kurve n icht bei 2,0 sondern bei 2A: ram. Durch diese 3 Punk te bei 5, 5,8 und 10 Ursegmenten is~ die Volumen- ~nderung der be t rachte ten Entodermzelle bereits geniigend charakterisiert, es ergibt sieh so die anfangs schnelle, sparer l~ngs~mere Vo]umenabnahme nach der Mesodermiiberwanderung. Auch vor dem 5-Ursegment-Stadium ha t das Volumen der Zelle schon etwas abgenommen, um etwa 2000/z s, denn um diesen Betrag llegt die Volumenkurve fiir das 5-Ursegment-St~dinm in Abb. 6a bei 2 mm niedriger als die gestrichelte Kurve, die das geschgtzte urspriingliche Vo]umen der Entoderm- zenen angibt. Durch weitere Interpol~t ionen zwischen dem in Abb. 6 dargestetlten 5- und 10-Ursegment-St~dinm lassen sich noch weitere Zwlschenwerte erhalten. - - Anf entsprechende Weise wurden die anderen Kurven in Abb. 7 konstruiert .

Untersuchungen fiber die Entwicklung des Dotteren~oderms 177

Deutlicher als Abb. 6 a zeigt jetzt Abb. 7 a die plStzlich einsetzende Volumenabnahme der Entodermzellen kurz nach dem Uberwandert- werden dutch das Mesoderm. Aul~erdem erkennt man: das Volumen der dem Keimzentrum nigher gelegenen Zelle wird durch den fiber sie hinwegwandernden - - jfingeren - - Mesodermrand weniger beeinflul~t als das der weiter entfernten Zelle, welche zum spi~teren Ze~tpnnkt veto entsprechend ~lteren Mesoderm fiberwandert wird.

Auf Sehnittprgparaten ist zu erkennen, dal~ die Volumenabnahme der Entodermzellen yon einem Versehwinden der entodermalen Dotter- einsehlfisse begleitet ist. Da au6erdem die jeweils randlichen ~esoderm- zellen stets neues CS]om und neue Gef~6e bilden, so da6 das C61om- ~nd Gefg~votumen etwa im gleichen )/[a13 anwgchst, wie das Volumen der daruntergelegenen Entodermzellen abnimmt, wird gesehlossen, dal3 der Inhal t der Entodermzellen an das Mesoderm abgegeben wird. Damit stimrat iiberein, dal3 das junge Mesoderm, bei dem ein voluminSses C61om und Gefgl3e noeh fehlen, das Entodermvolumen im Augenbliek der Uber- wanderung nut gering beeinflul3t; erst sps wenn sieh das CSlom- und Gefgl3volumen bildet, n immt dann nachtriiglieh das Vohmen der dar- unterliegenden Entodermzellen ab.

Die Formgnderungen der Entodermzellen in Abhgngigkeit vom Keimalter zeigt Abb. 7b: Beim ~erannahen des Mesoderms flachen sich die Entodermzellen ab, womit FlgohenvergrSl3erung und Abnahme der Zelldichte verbunden sein mul3. Kurz vor dem Ubersehreiten des Mesoderms verringert sieh das Formverhiiltnis auf etwa die Hglfte, was in der Flgehenverldeinerung und der Ztmahme der Ze]ldichte zum Aus- druek kommt. Darauf vergrSBert sieh das Verhgltnis wieder, und zwar ohne Flgehen- und Zelldichtegnderungen, allein durch Diokenabnahme der Entodermschieht, verbunden mit Volumenabnahme der einzelnen Zellen.

Die Anordnung der Zellkerne im Entoderm - - in mehreren Ebenen nnter dem Mesodermrand, in 1--2 Ebenen dieht aul3erhalb des Mesa- derms - - maeht es wahrseheinlieh, dab die Flgehengnderungen des Entoderms am ~esodermrand zum Tell dureh Xndernngen in der Zell- lagerung hervorgerufen werden, d. h., dal~ sieh die aul3erhalb des Meso- derms in 1--2 Sehichten gelagerten Entodermzellen zum Mesodermrand bin zusammen- and fibereinandersehieben und dabei gleichzeitig im Mittel hSher und schlanker werden.

Es wurde versueht, durch mikroskopische Beobachtung zu bestimmen, ob am Zusammenrficken der Entodermze]]en am Mesodermrand fiberwiegend Form- oder Verbandsgnderungen der Zellen beteilig~ sind; jedoch sind weder auf normalen, 6--10/z dieken Sehnit~en, noch auf sehr dfinnen, 1--2/~ dicken Schnitten (Osmium- fixierung, Untersuchung im 1)hasenkontras$) die Zellgrenzen der am Gefhl~zonen- rand gelegenen Entodermzellen deutlich genug bzw. yon den Begrenzungen der zahlreichen, Dotterkugeln enthaltenden Itohlr&ume innerhalb der Ze]]e zu unter- seheiden, um die Zellformen verfolgen zu kSnnen.

178 HA~s BP~EMEI~ :

6. Aktive und passive Zellver/ormungen

Wenn die innerhalb eines Verbandes gelegenen Zellen ihre Form, ihr Volumen oder ihre gegenseitige Lagerung verandern, so werden dadurch passive Stauehungen oder Dehnungen in der Umgebung erzeugt. Es erhebt sieh daher die Frage, wie weit das untersehiedliche Flachenwaehs- turn im Entoderm auf passiven, meehanisehen Verformungen beruht and welehe aktiven Vorgange dabei auftreten.

Passive Stauehangen sind mi t Sehub-, Dehnungen mit Zugspan- nungen verbunden. Aus den mechanisehen Spannungen innerhalb der

Keimseheibe lagt sieh daher aui Tabelle 2. Fliicheniinderungen bei Deh- hung und Entspannung der Keimscheibe

K e i m a l t e r U r s e g - mente

16 18,5 18 14 16,5

FILichen~nderung in % ~

Entspann~ng Dehnung

A r e s pe l lu - Area

c i d a o p a c a ~

+ 7 - - 9 § -- 4

+12 --14 ~11 --21

A r e a p e l l u - c ida

121 130

_~ 164 126

+ 89

A r e a o t ) a e a u

; 64 87

+91 +60

45 1 Bezugsfl~che = Fl~che auf der Dot-

terkugel. Nur Mesodermbereich der Area

opaea = A. vasculosa minus A. pellucida.

das Vorkommen passiver Verfor- mungen sehliegen. Zur Pr/ifnng wurden Keimseheiben vom Dotter entfernt und unter Ringerl6sung yon der Dot terhaut gel6st, so dag sieh sich, falls sie vorher unter Spannung standen, entspannen konnten. Dabei wurden die auf- tretenden Fls gemessen : F1/~chenverkleinerung zeigt Zugspannnngen, Flgehen- vergr6Berung Sehubspannungen an. Tabelle 2 zeigt 5 Beispiele: Die Flaehe der Area pellueida n immt bei Entspannung um

einige Prozent zu oder ab, im Niesodermbereieh der Area opaea findet man jedoeh niemals eine Zunahme, sondern immer eine Abnahme der Flaehe (his auf eine Ausnahme, bei der die Flaehe unverandert geblieben war), die bei gleiehzeitiger Abnahme der Area pellueida stets gr6Ber ist als diese. In der Area pellueida treten demnaeh tells Sehub-, tells Zugspannungen auf, der 3/[esodermbereieh der Area opaea steht jedoch immer unter Zugspannung. Augerhatb des lViesoderms verkleinert sieh die Keimseheibenflache so sehr, dab auf eine besondere Messung verziehtet werden konnte. Die ganze Area opaea steht also unter Zugspannung.

Ware die Flaehenverkleinerung am ~esodermrand eine Stauehung, hervorgerufen dutch starkeres Waehstum der Umgebung, dann miigten in der Keimseheibe Sehubspannungen auftreten. Da abet Zugspan- nungen gefunden wurden, mug die Flaehenverkleinerung am Mesoderm- rand ein aktiver Vorgang sein, der umgekehrt die Umgebung dehnt und dabei die Zugspannungen erzeugt.

Einige Keimscheiben erhielten vet der Entspannung, a~ff dem Dotter, ein orthogonMes Netz mit einem VitMfarbstoff aufgestempelt, um aus der Verzerrung

Untersuchungen fiber die Entwicklung des Dotterentoderms 179

dieses Netzes bei der Entspannung auf lokate Spannungsherde schlie~en zu k5nnen. Das Netz blieb aber weitgehend unverzerrt, nur in den ~ul~ersten, peripheren Berei- chen traten st~rkere Fl~chenverkleinerungen auf.

Weiterhin wurde das Waehstum der am Rand yon der Dotterhaut gelSsten und so entspannten Keimscheibe nntersucht. Dazu wurde der Keimscheibenrand naeh 24--28 Std Be- brfitung durch eine starke RSntgen- bestrahlung ( > 5 0 0 0 0 r , eine Bleiab- deckung mit r inJSrmiger Blende be- schr~nkte den Effekt auf den Keim- seheibenrand) geseh~digt, wonach er sich yon der Dotterhaut 15st. Der Durchmesser der Keimscheibe vergrSGert sich dann nicht welter. Nach Abb. 8 bleibt bei den so behandelten Keim- scheiben die F1/~che der Area pellucida und der Area vaseulosa hinter den unbestrahlten Kontrollen zurfick. Die

Verkleinerung tier Gef/~Bzone ist aber relativ gering und absolut etwa ebenso- groG, wie die der Area pellueida. Im ~esodermbereieh der Area opaca ( = Differenz Area vaseulosa minus Area pellueida) ist demnach fiberhaupt kein Unterschied im F1/~chenwachstum gegen- fiber dan Kontrollen festzustellen, d .h . es ist lediglieh die Fl~ehe der Area pellueida geringer gewaehsen, w~hrend auBerhalb der Area pellueida das F1/iehen- waehstnm und die ~esodermausbrei- tung nicht beeintr/~ehtigt wurden. Dieser Befund t/~Bt sieh nut erkl~ren, wenn die Area pellucida im Verlauf des normalen Keimscheibenwachstums zum Tell passiv gedehnt wird, und zwar dutch die bei der F1/iehenverkleinerung am Mesoderm-

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Abb. 8. Verringerung des Fl~chen- wachstums der Area pellucida und der Area vasculosa nach Sch~digung des Keimseheibenrandes durchRSnt- genbestrahlung. 0 normales Waehs- turn (unbestrahlte Kontrollen), �9 bestrahlte Keimscheiben (Bestrah- lung auf dem 2--6-Ursegmenf0-Sta- dium); jeder Punkt entspricht einer

Keimscheibe

rand auftretenden Zugspannungen innerhalb der Keimscheibe. Die Zug- spannungen k6nnen nach Bestrahlung des Keimscheibenrandes infolge der dadurch verursachten freien Beweglichkeit des Keimscheibenrandes nicht auftreten, so dab die Dehnung der Area pellucida unterbleibt. Da trotz der Dehnung im zeitliehen Mittel nur geringe Zugspannungen, teflweise sogar Schubspannungen innerhalb der Area pellucida gefunden werden, mug deren Dehnung plastisch erfolgen bzw. die Area pelhicida muB sich zum Tell aktiv vergr6Gern.

Wilhelm Rov.x' Arch. Entwickl.-)Iech. Org., Bd, 152 13

180 HA~s ~ M ~ :

Die Fl~chenverkleinerung am ~esodermrand ruft nur auBerhalb, abet nicht innerhalb des Randes im unmittelbar angrenzenden Bereieh Dehnungen hervor, stattdessen wird innerhalb des 5Iesoderms die vom Rand welter entfernte Area pellucida gedehnt. Zur Erldi~rnng dieses Verhaltens wurden Keimscheiben fiber umgedrehten Uhrgl~sern am Rand allseitig auseinandergezogen; dabei zeigte sieh, dab die Area pellueida dem Zug starker naehgibt als die nmgebende Area opaea (Tabelle 2, Dehnung). Die bevorzugte Dehnung der Area pellncida ist demnaeh auf ihren geringeren Dehnungswiderstand zurfickzuffihren.

Die Keimseheibendehnungen fiber umgedrehten Uhrgl~sern waren weitgehend reversibel, was zeigt, dab die Zellen - - vermutlich deren gelartiges Ektoplasma - - elastisehe Eigenschaften besitzen. Belm normalen Wachstum werden dann offenbar die zun~chst auftretenden elastischen Spannungen dutch Form- oder Verbands- gnderungen (Aneinandervorbeigleiten) der sich in allen diinnen Keimseheibenepi- thelien stark iiberlappenden Zellen wieder ausgeglichen.

Diskussion

Die Untersuchungen zeigten, dab die Dotterentodermzellen eine Phase erh6hter Aktivit/~t durchlaufen, in der sieh ihr Volumen und ihre Form besonders sehnell /~ndern. Die jeweils aktiven Zellen liegen in einer sehmalen Zone unterhalb des Randes des sich fiber dem Entoderm ausbreitenden Nesoderms. Die strenge Beziehung zwisehen der Meso- dermausbreitung und der Entodermaktivit/~t maeht einen mesodermalen EinfluB auf die Entodermzellen wahrscheinlieh.

Grunds~tzlich bestehen noeh zwei weitere M6glichkeiten fiir die Verkniipfung der Mesodermausbreitung mit der Ausbreitung der aktiven Zone im Entoderm:

a) Beide Vorg~nge gehen auf einen gemeinsamen Anstol3 zurfiek und laufen dann unabh~ngig voneinander ab.

b) Der Ausbreitungsv0rgang im Entoderm ist der primi~re Vorgang, yon dem die Mesodermausbreitung abhgngt.

Im Fall a miiBten die zufallsbedingten Streuungen beider Vorg~nge voneinander unabhgngig sein, ~vas jedoch nieht der Fall ist; trotz einer grol3en individuellen Variabilit~t in der Geschwindigkeit der Mesodermausbreitung zeigt sieh immer eine strenge Kopplung zwischen der kontrahierten Zone im Entoderm nnd dem Mesodermrand. Gegen b spricht die Tatsache, da8 die Mesodermausbreitung dutch Sprossung des Sinus terminMis und des CSloms am Nesodermrand erfolgt, dm'eh Vorg/~nge, die notwendigerweise zur Ausbreitung fiihren; die umgekehrte An- nahme eines prim/~ren Ausbreitnngsvorgangs im Entoderm und eines entodermalen Einflusses auf die Mesodermsprossung erfordert einen komplizier~eren t~egulations- meehanismus.

Die entgegengesetzten Volumen~nderungen im Entoderm nnd Meso- derm werden auf einen Transport vom Entoderm zum Mesoderm zurfiek- geffihrt. Falls an diesem Transport ein aktiver Ionentransport beteiligt ist, mfiBten elektrisehe Potentialdifferenzen am Entoderm oder an den mesodermalen Epithelien auftreten. Daraufhin unternommene Versuehe zeigten tats/~chlieh elektrisehe Spannungen an den mesodermalen Epithe-

Untersuchungen fiber die En~wicklung des Dotterentoderms 18:[

lien 1. Auf Grund dieser Versuche kann der MesodermeinfluB auf das Volumen tier Entodermzellen auf die grSBere Transportaktivitat der Mesodermzellen zur/ickgef/ihrt werden.

Dutch die erhShte Formaktivitaf der Entodermzellgn am Mesoderm- rand entsteht eine entodermale Zellanhaufung unter dem Mesoderm.~ Es konnte nieht sieher untersehieden werden, in welehem MaB neben. einem Ubereinandersehieben der Zellen noeh eine Zellstreekung senk- recht zur Epithelflaehe auftritt, da jedoch beide Vorgange mit Jmde-. rungen der Zellform verbunden sind und, soviel man weiB, durch eine Aktivitat in der Zellmembran verursaeht werden (I~oLTFI~ETER 1946), wird angenommen, dab die Jimderungen der Zellform und -lagerung, die zur gegenseitigen Annaherung der Entodermzellen am 1Kesoderm- rand ffihren, auf dieselbe Ursaehe zurfickgehen. Uber die Nat~lr dieses Einflusses geben die vorfiegenden Untersuehu~gen keinen AufsehluB, es gibt jedoch einen Kinweis: Querschnittsbilder vom Mesodermrand zeigen, dab die Entodermzellen offenbar erst im unmittelbaren Kontakt mit dem Mesoderm ihre Form andern. Eine/~hnliche, im Kontakt mit anderen Zellen ausgel5ste Aktivitat der Zellmembran beobachtete HOLTF~]~TE~ (1946) an isolierten Amphibienkeim-Zellen. AuBerdem besteht eine Parallele zu den Anfangen der 1Neuralplattenbildung, bei der die Ektodermzellen unter dem Einflul3 des Mesoderms ebenfalls naher zusammenrfieken und so eine dickere Schicht mit gr6Berer Zelldiehte bflden. Es liegt nahe, dab es sieh in beiden Fallen um denselben unspezifi- sehen EinfluB handelt, der im Ektoderm fiir die morphologisehe Ab- grenkung eines entstehenden Organs ausgenatzt wird, ira Entoderm je- doeh eine Nebenerscheintmg bleibt, aus der keine Organbildung her- vorgeht.

Zusammenfassung Durch Bestimmung der Zelldichte, der Schichtdieke, der Mitose-

haufigkeit and des Flachenwachstams im Entoderm, sowie einiger mechanischer Eigensehaften junger ttfihnerkeimscheiben (5--19Ur- segmente) wird ein ,,aktiver" Bereich im Entoderm ermittelt, dessen Auftreten in Beziehung zur Mesodermausbreitung steht.

1. Sobald der Mesodermrand vorher aul3erhalb des Mesoderms gelegene Entodermzellen fiberwandert, verringert sich deren Volumen, and zwar umso mehr, je volumin6ser CSlom and Gef/il3e engwiekelt sind. Diese Beziehung maeht einen Transport vom Entoderm zum CSlom and zu den Gef/~Ben wahrscheinlich.

2. AuBerdem ver/~ndern die Entodermzellen im Moment der ~)ber- wanderung durch das Mesoderm ihre Form and Lagerung, so dab unter

z Die Ver5ffentlichung dieser Untersuchungen ist in Vorbereitung.

13"

182 HANS B~EME~: Untersuchungen fiber die Entwicklung des Dotterentoderms

d e m Mesoderm eine diekere E n t o d e r m s c h i c h t m i t gr6gerer Zel ld iehte en t s t eh t .

3. Die a m Mesode rmrand im E n t o d e r m induz ie r ten Volumen- u n d F o r m g n d e r u n g e n der Zel len ffihren zu einer lokalen F lgchenkon t r ak t ion , die m i t zunehmender Mesodermausbre i tung immer wei ter pe r ipher gelegene Keimsche ibenbere iehe erfaBt. Die K o n t r a k t i o n erzeugt in de r Area pe l luc ida u n d in den d i ch t auBerhalb des Mesoderms gele- genen Ke imsehe ibenbere ichen pass ive Dehnungen. Diese w~hren4 der E n t w i e k l u n g durch besonders sehnelle F lgehenvergrSBerung auffa l lenden Bereiche zeiehnen sieh dureh besonders ger ingen W i d e r s t a n d gegen ki ins t l iehe Dehnung aus.

4. Zwisehen der Mitoseakt ivi t i~t im E n t o d e r m und der jenigen im Mesoderm is t ke in Z u s a m m e n h a n g festzustel len. Veto 6 - -19 -Ursegmen t - S t a d i u m l inden i m gesamten E n t o d e r m nur vere inzel t Tei lungen s t a r t

(Mitosehi~ufigkeit < 0,3 %). Literatur

B~E~ER, H.: Das Dottergef~system beim Hfihnehen als Beispiel einer Strukturentwieklung. Wilhelm l~oux' Arch. Entwiekl.-Mech. Org. 150, 702 (1958). - - F~ASEn, R. : Studies on the hypoblast of the young chick embryo. J. exp. Zool. 126, 349 (1954). - - GRODZINSK:Z, Z. : Wachstumsvorg~nge in dcr Area vasculosa beim Hfihnchen. Anz. Akad. Wiss. Krakau B 2 (1934). - - HOLTFR~TER, J. : Properties and ~unctions o~ the surface coat in amphibian embryos. J. exp. Zoo1. 93, 251 (1943). - - Strukture, motility and locomotion in isolated embryonic amphi- bian ceils. J. Morph. 79, 27 (1946). - - P~,Tv.~, K. : Untersuehungen fiber die Ent- wicklung des Dotterentoderms beim I-[iihnchen. Z. mikr.-anat. Forsch. 48, 366 (1938). - - WETZEL, R.: Untersuchungen am Hiihnchen, die Entwicklung des Keimes w~hrend der ersten beiden Bruttage. Wilhelm Roux' Arch. Entwiekl.- Mech. Org. 119, 188 (1929).

Dr. HANS BRE~IER, Bot~nisches Institut der Universitat, K51n-Lindentha], Gyrhofstr. 15