|
| |
| |
| |
Mitogenetische stralen
Wel iedereen weet, dat ons lichaam - gelijk dat van alle levende wezens - uit cellen bestaat. Bij de groei van het individu zien wij cellen zich deelen, terwijl daarna de gedeelde cel grooter wordt, totdat zij in de meeste gevallen de vorm en grootte van de moedercel heeft bereikt. Wat is de oorzaak, dat cellen zich deelen? Ziedaar een vraag, die tot voor kort eigenlijk niet beantwoord kon worden. Wel kon men de omstandigheden nagaan, waaronder bepaalde cellen zich regelmatig deelden en andere omstandigheden, waaronder geen deeling plaats vond. Bij meercellige organismen waren die omstandigheden zeer verschillend, o.a. afhankelijk van de ouderdom van het individu en van de aard der cel. Sommige cellen, bijv. die van de huid en van de slijmvliezen, deelen zich regelmatig het geheele leven door, andere, bijv. hersencellen, deelen zich alleen tijdens het embryonale leven en in de jeugd van het individu, niet na zijn vollen wasdom.
Bij planten vindt men gelijke verschillen. Beziet men eencellige organismen, protozoën of bacteriën, dan blijkt ook daar het verschijnsel tamelijk ingewikkeld. Worden bijv. bacteriën in een nieuwe voedingsbodem gebracht, dan gaan zij zich niet aanstonds deelen, maar zij hebben hiervoor tijd (van aanpassing) noodig, die wisselt met allerlei uitwendige en inwendige omstandigheden. Tenslotte houdt ook de deeling weer op, als de cultuur een bepaalde wasdom heeft bereikt.
De bioloog Alexander Gurwitsch (Moskou) is sinds een 10-tal jaren bezig met onderzoekingen over de oorzaak der celdeeling. Hij heeft een theorie opgesteld, dat celdeeling alleen tot stand kan komen door een invloed buiten de cel gelegen. Daarnaast moet de cel zelf rijp zijn om zich te deelen; is dit
| |
| |
niet het geval, dan kan deze invloed van buiten, ook al is zij aanwezig, geen deeling veroorzaken.
Gurwitsch heeft nu de verdere hypothese opgesteld, dat deze invloed van buiten uitgaat ook al weer van zich deelende cellen. Het is niet gemakkelijk uiteen te zetten, waarom Gurwitsch dit heeft gemeend: het is voor het volgende ook niet strikt noodzakelijk. Liever zullen wij daarom direct overgaan tot de beschrijving van de methode, waarmede Gurwitsch gepoogd heeft zijn hypothese waar te maken.
In principe moet dit eenvoudig zijn: immers men zou slechts twee jonge weefsels met veel deelende cellen in elkaars nabijheid moeten opstellen en dan waarnemen of het aantal deelingen in die weefsels grooter was dan toen deze weefsels op geruimen afstand van elkaar waren geplaatst. In de praktijk bleek de proef echter niet zoo eenvoudig. Heel verschillende moeilijkheden waren te overwinnen, vóór dat een duidelijk effect kon worden vastgesteld. De voornaamste moeilijkheid was wel deze, dat men een constant vergelijkings-object moest hebben. Het is niet mogelijk de proef zoo te doen, dat men hetzelfde object achtereenvolgens aan den invloed van buiten blootstelt en daarna weer zonder dien invloed laat; tijdens de eerste behandeling is immers het object zoodanig veranderd, dat het niet meer als hetzelfde kan worden beschouwd.
Gurwitsch heeft bij zijn eerste proeven deze moeilijkheid op de volgende wijze opgelost. Bij jonge plantenwortels is er een plekje, dicht bij de punt, waarin zeer veel celdeelingen en vanzelf ook kerndeelingen worden gevonden; daarbij bleek, dat deze kerndeelingen in een doorsnede van een normalen wortel regelmatig rondom het midden verdeeld zijn, zoodat men, indien men een snede halveert, in de beide helften hetzelfde aantal kerndeelingen vindt. Gurwitsch plaatste nu bij zulk een wortel - bijzonder geschikt bleken de rechte wortels van de ui - een andere wortel. De eerste zette hij verticaal, de tweede horizontaal met zijn punt wijzend naar de plaats waar in den eersten wortel de kerndeelingen plaats vinden. Na eenigen tijd onderzocht hij nu den verticalen wortel; nauwkeurig werd de plaats gemerkt, waar de horizontale wortel zijn invloed zou hebben
| |
| |
kunnen doen gelden en daarna werden van den wortel sneden vervaardigd, die na kleuring microscopisch werden onderzocht.
Gurwitsch heeft nu meegedeeld, dat in de helft van de snede, die naar den horizontalen wortel was toegewend, meer kerndeelingen aanwezig waren, dan in de tegenovergestelde helft.
Plaatste hij één der twee wortels in een glazen buisje, dan bleef deze invloed uit; een buisje van doorzichtig kwarts daarentegen liet den invloed doorgaan. Volgens Gurwitsch zou dit er op wijzen, dat deze invloed uit lichtstralen bestaat, ultraviolette stralen met een zeer korte golflengte, die door de deelende cellen zouden worden uitgezonden; deze soort stralen immers gaat niet door glas, wel door kwarts. Hij noemde deze stralen ‘mitogenetische’ stralen van ‘mitosis’ = kerndeeling en de stam gen = veroorzaken.
Onder golflengte van licht verstaan wij het volgende:
Werpt men zonlicht op een prisma van glas of kwarts, dan worden de stralen gebroken, maar bovendien verschijnt een gekleurd beeld, een zoogenaamd spectrum. Men neemt aan, dat het zonlicht uit een aantal trillingen bestaat, waarvan het trillingsgetal verschilt; het roode licht trilt per seconde minder vaak dan het violette. Buiten het violet komen ook nog stralen voor, die men niet kan zien (ons oog is er niet gevoelig voor), maar wel bijv. op de photographische plaat kan vastleggen, omdat deze wel gevoelig is voor deze stralen. Men noemt dit licht, dat dus een snellere trilling heeft dan het zichtbaar licht, ultraviolet licht. Men heeft nu al deze trillingsgetallen (de golflengte is het omgekeerde van het trillingsgetal) nauwkeurig kunnen vaststellen; men geeft meestal de golflengte aan in Ångstromeenheden: 1 mm = 10 millioen Ångstromeenheden. De golflengte van de mitogenetische stralen wisselt tusschen 1900 en 2500 Ångstromeenheden; het zichtbare licht tusschen 4000 en 7000 Ångstromeenheden.
In latere proeven kon Gurwitsch aantoonen, dat deze ‘invloed’ zich inderdaad gedroeg als lichtstralen: door een spiegeloppervlak werden zij teruggekaatst, waarbij dezelfde wetten werden gevolgd als die bij lichtstralen geldig zijn; door een ondoorzichtig object kon een schaduw worden geworpen, enz.
| |
| |
Toen Gurwitsch deze eerste mededeelingen had gedaan, werden zij niet direct met enthousiasme door de geleerde wereld ontvangen. Men had gegronde redenen eenigszins terughoudend te zijn. De theoretische beschouwingen, waarvan Gurwitsch is uitgegaan, waren niet onmiddellijk overtuigend voor den meer nuchter aangelegden natuuronderzoeker. Daarbij waren reeds vaker geheimzinnige stralen beschreven, die naderhand op fantasie van den schrijver of op foutieve proefnemingen bleken te berusten. Men slaagde er niet in deze stralen met physische of chemische methoden waar te nemen, zooals bijv. met de photographische plaat of het thermo-element, maar men moest hiervoor zijn toevlucht nemen tot biologische objecten. Eindelijk nog was de methode van Gurwitsch, waarmede hij zijn stralen waarnam, moeilijk uit te voeren en omslachtig; ze vereischte een tamelijk ingewikkeld apparaat en zeer veel geduld. Men kan dus de reserve, waarmede de mededeelingen van Gurwitsch werden ontvangen begrijpen; den meesten van de biologen waren zij te ‘Russisch’.
Slechts langzamerhand is hierin verandering gekomen. Het meest daartoe geholpen heeft wel het feit, dat door Baron in het laboratorium van Gurwitsch een gemakkelijker te hanteeren object werd gevonden, om de ‘stralen’ aan te toonen. Dit waren culturen van gist op een vasten voedingsbodem. Maakte men van zulk een cultuur een preparaat op glas en kleurde dit, dan kon men hierin nagaan, hoeveel van de gistcellen bijv. per 500 zich aan het deelen waren; daar gist zich vermeerdert door knopvorming, was dit niet moeilijk. Bestraalde men nu een plekje van de cultuur, dan bleek het mogelijk aan te toonen, dat daar ter plaatse het aantal knopjes grooter was dan op een plek ernaast, die geen stralen had ontvangen. De meeste proefnemingen uit de latere tijd zijn met deze methode verricht. Een Fransche bioloog, Magrou, heeft bacteriën voor dit doel gebruikt, die zich ook al weer bleken te vermeerderen, als zij door deze stralen werden getroffen. In het laboratorium van den schrijver van dit artikel zijn alle onderzoekingen met deze methode verricht; in onze handen bleek een bacteriecultuur in bouillon een voor dit doeleinde zeer betrouwbaar en gemakkelijk te hanteeren
| |
| |
object. Een methode van den Engelschman Sir Almroth Wright stelt ons nl. in staat zeer nauwkeurig kleine hoeveelheden bacteriën af te meten en ze te tellen. Daardoor is het gemakkelijk na te gaan, of vermeerdering van bacteriën heeft plaats gevonden. Als men de bacterie-suspensie zoo kiest, dat in de eerste uren na de bereiding zonder beïnvloeding van buiten geen vermeerdering van de bacteriën plaats vindt, kan men een eventueele invloed van buiten zeer gemakkelijk waarnemen. Er zijn nog andere methoden beschreven, om de mitogenetische stralen te observeeren: zoo heeft men bijv. gebruik gemaakt van zeeëgeleieren, die onder invloed van de stralen zich sneller gaan ontwikkelen, doch dan dikwijls abnormale ontwikkelingsbanen inslaan en tot monstra worden.
Het eerste wat de leek zal vragen is het volgende: Waarom worden voor het aantoonen van deze stralen steeds biologische objecten gebruikt en niet eenvoudige physische of chemische methoden? Is er bijv. geen werking op de photographische plaat waar te nemen? Dit is tot nu toe niet mogelijk geweest; de intensiteit der stralen is blijkbaar zoo gering, dat deze niet op de photographische plaat inwerken. Dat een biologisch object gevoeliger is dan de photographische plaat is niet verwonderlijk; zelfs het menschelijk oog is, als het eenmaal aan het donker geadopteerd is, gevoeliger dan de photographische plaat. Met een zeer ingewikkelde physische apparatuur, een zoogenaamde electronenteller, schijnt men zoowel in Duitschland als in Rusland er in geslaagd te zijn, de stralen langs physischen weg aan te toonen. Ook met deze proefopstelling bleken zij uiterst zwak, op de grens der waarneming te zijn; deze proeven moeten echter nog bevestigd worden. Ook indien men biologische detectoren gebruikt, moet men allerlei voorzorgen in acht nemen; zoo is het bijv. in de meeste proeven gebleken, dat een te veel van de stralen een omgekeerde werking heeft; in plaats van versnelling van de deeling treedt een verlangzaming op; voor zoover wij thans weten, treedt er echter nooit blijvende schade op.
Het is niet moeilijk om ultraviolet licht kunstmatig op te wekken met ongeveer dezelfde golflengte als de natuurlijke mitogenetische stralen. Met zulke kunstmatige stralen heeft
| |
| |
men inderdaad ook cel- en kerndeelingen tot stand kunnen brengen; slechts bleek hiertoe veel grooter intensiteit van het licht noodig dan de natuurlijke stralen bezitten. Het is nog niet gelukt deze tegenspraak op te lossen; trouwens er zijn nog wel meer feiten, die op dit oogenblik niet of moeilijk kunnen verklaard worden.
Boven heb ik meegedeeld, dat de stralen in het ultraviolet gelegen zijn, dus een golflengte hebben, kleiner dan de stralen, die met ons oog kunnen worden waargenomen. Het is aan de school van Gurwitsch gelukt - en wij hebben dit met een eenigszins gewijzigde methode kunnen bevestigen - het spectrum van de stralen vast te leggen. Daartoe plaatst hij zijn stralend object, de zender, voor de spleet van een spectrograaf. Een spectrograaf is een toestel, dat in hoofdzaak bestaat uit een spleet, een lens, die het door de spleet vallend licht op een prisma werpt, waarin de stralen gebroken worden en dan een spectrum vormen, dat door een tweede lens op een photographische plaat wordt geprojecteerd. Voor ultraviolet licht moeten alle prisma's en lenzen van kwarts zijn. In plaats van de photographische plaat zette Gurwitsch een reeks van met gistculturen bestreken agarblokjes. Hij kon nu onderzoeken welke blokjes wel, welke geen vermeerdering van knopvorming vertoonden na de bestraling; daardoor was hij in staat uit te maken, welke golflengte de stralen hebben gehad, die door de zender waren uitgezonden. Gurwitsch en zijn medewerkers hebben zoo kunnen aantoonen, dat de golflengte van de mitogenetische stralen zeer klein is; altijd in het uiterste ultraviolet (tusschen 1900 en 2500 Ao) gelegen. Dit klopt volkomen met het feit, dat de stralen wel door kwarts, maar niet door glas gaan.
Tot nu toe hebben wij nog slechts de groeiende uiwortel genoemd als uitzender van mitogenetische stralen; het is echter gebleken, dat overal, waar celdeelingen plaats vinden, ook stralen worden uitgezonden.
In snelgroeiende weefsels moeten er dus veel van deze stralen zijn, eveneens in snelgroeiende culturen van bacteriën, schimmels of gistcellen. In de laatste kan men ze gemakkelijker aantoonen, dan in de wortelpunten van de ui en dus zijn bijv. bacterie- of gistculturen gemak- | |
| |
kelijke objecten gebleken om als stralingsbronnen te dienen.
Gurwitsch heeft bij zulke culturen een heel merkwaardig feit ontdekt, dat door ons volkomen is bevestigd. Boven werd al vermeld hoe bijv. in ons laboratorium als detector voor de stralen bouillon-culturen van bacteriën worden gebruikt. Zulke culturen bevatten bijv. 50.000 bacteriën per cm3; na bestraling kan dit aantal bijv. tot 80.000 zijn vermeerderd, terwijl de onbestraalde cultuur nog hetzelfde aantal bacteriën per cc. bevat.
Onderzoekt men nu bouillon met den spectrograaf, dan blijkt deze vloeistof ondoorlaatbaar voor ultraviolette stralen van dezelfde golflengte als de Gurwitschstralen, en hiermede in overeenstemming blijft alle effect uit als men tusschen een straler en een detector een kwartscuvet zet, die met bouillon is gevuld. Hoe kunnen dan de stralen hun invloed doen gelden in de bouillon met bacteriën? Alleen die bacteriën, die in het oppervlakkigste laagje zijn gezeteld, kunnen den invloed der stralen ondervinden; toch hebben behalve deze nog tallooze andere zich gedeeld, daar in de bovenstaande proef de vermeerdering 60% bedroeg en dus ook de in de diepere lagen zich bevindende bacteriën zich moeten hebben vermenigvuldigd. Gurwitsch neemt aan, dat een cel, die door mitogenetische stralen wordt getroffen, zelf dergelijke stralen gaat uitzenden. Hoewel boven is vermeld, dat bouillon ondoorlaatbaar is voor Gurwitschstralen, geldt dit slechts voor een laag van merkbare dikte; zeer dunne lagen, bv. van 1/1000 mM. laten de stralen wel door. In een bouilloncultuur zullen dus de bacteriën van de oppervlakkigste lagen door de stralen worden getroffen; deze geven ze nu door, doordat ze zelf stralen uitzenden en dit spel herhaalt zich tot de andere zijde van de cultuur is bereikt. Terwijl dus een kwartscuvet met bouillon geen stralen doorlaat, worden deze zeer goed doorgelaten door een analoge cuvet, die gevuld is met een cultuur van levende bacteriën in bouillon (doode bacteriën zenden geen stralen uit, als zij door mitogenetische stralen worden getroffen en dus is bouillon met doode bacteriën even ondoorlaatbaar als bouillon alleen).
Eigenlijk is de term doorlaten niet juist gekozen: de stralen, die uit de cuvet komen, kunnen zoowel in quantiteit als in
| |
| |
qualiteit verschillen van de invallende stralen. Gurwitsch heeft deze secundaire stralen ook in levende weefsels aangetoond en wel bijv. in de uiwortel: bij straling op één plaats traden eenige mm er beneden weer stralen uit, die bijv. met een gistcultuur konden worden aangetoond: zelfs kon de snelheid, waarmede deze straling wordt voortgeplant, worden gemeten. De wijze, waarop dat geschied is kan hier moeilijk worden uiteengezet. Ook in dierlijke weefsels konden dergelijke secundaire stralen worden aangetoond; hun belang voor de ontwikkeling van organismen kan gemakkelijk worden ingezien. Wel wordt het verschijnsel er veel ingewikkelder door.
Welke objecten stralen? In 't eerst schenen dit alleen deelende cellen te zijn; Gurwitsch heeft echter al spoedig aangetoond, dat bepaalde chemische reacties in de cel de oorzaak waren der straling. Deze chemische reacties zouden nl. fermentreacties zijn, die zich in en om de deelende cel afspeelden. Fermenten zijn stoffen, die in iedere cel en soms ook buiten de cel worden aangetroffen en die de taak hebben, chemische reacties zeer sterk te versnellen. In ons darmkanaal bijv. wordt ons voedsel verteerd, d.w.z. de bestanddeelen worden afgebroken tot eenvoudige (chemische) bouwsteenen en hierbij doen fermenten het voornaamste werk. Gurwitsch heeft nu verder aangetoond dat de stralen, die bij de verschillende fermentreacties worden uitgezonden, verschillend zijn, nl. uit stralen van andere golflengte bestaan. Verder bleken ook sommige langzaam verloopende chemische reacties, waarbij oxydatie plaats vindt, te stralen; uit onderzoekingen in ons laboratorium verricht bleek zelfs de eenvoudigste chemische reactie, nl. de vereeniging van een zuur en een base tot water en zout zeer duidelijk stralen uit te zenden en zelfs bij de oplossing van keukenzout in water ontstonden deze.
Het is dus niet te boud om aan te nemen, dat wel bij iedere chemische reactie dergelijke stralen worden uitgezonden. De beteekenis voor de biologie schijnt daardoor plotseling wat geringer: immers ontegenzeggelijk komen er wel chemische reacties in ons lichaam voor, waarbij geen kern- of celdee- | |
| |
lingen worden gevonden; omgekeerd vindt men echter wel altijd zeer sterke chemische omzettingen daar, waar veel kern- en celdeelingen worden aangetroffen; in snel groeiende weefsels zijn de chemische veranderingen ongetwijfeld zeer groot.
Het terrein, waarop de geniale gedachte van Gurwitsch ons heeft geleid, is nog onontgonnen; slechts hier en daar hebben enkelen een klein veldje beploegd en enkele vruchten geoogst. Wat de beteekenis ervan voor de biologie - en misschien ook voor de chemie en de physica - zal zijn, wie zal het voorspellen? Zeker zullen wij in het vervolg bij vele van onze proeven in de biologie er rekening mee moeten houden; naast chemische, mechanische en electrische krachten zullen wij deze eigenaardige lichtstralen een plaats moeten inruimen voor het verklaren van de natuur buiten en in ons. Het eigenaardige van deze stralen is dan wel, dat zij uiterst gering van intensiteit zijn en toch zulke duidelijke werkingen kunnen teweegbrengen.
L.K. Wolff
|
|
Gedeeltelijk auteursrechtelijk beschermd