Anleitung zur erfolgreichen Ausführung von Experimenten mit biologischen Transmutationen

Will man erfolgreich auf biologischem Wege Elemente ineinander umwandeln, so muß man bestimmte Auffassungen der sogenannten exakten Wissenschaften aufgeben, die nur für einzelne und isolierte Fälle außerhalb der Biologie exakt sind.

 

Wie ich bereits ausführte, ist die Biologie zu komplex, als daß man sie mit diesen sogenannten exakten Wissenschaften vergleichen könnte. Sie enthält zu viele voneinander abhängige Parameter, als daß man sie heutzutage mit wissenschaftlichen Methoden, die rein mechanisch vorgehen, voll erfassen kann, auch nicht mit Hilfe von Computern. Ich weise deshalb die Behauptung, sämtliche Phänomene in der Natur seien auf berechenbare Vorgänge zurückzuführen, als haltlos zurück. Je mehr wir über das Leben herausfinden, desto schwieriger wird es für jeden, der dieser Idee anhängt, seine Sicht zu untermauern.

 

Für die nun folgende Übersicht über einige allgemeine Grundsätze gilt, daß man sich hüten muß, ins umgekehrte Extrem zu verfallen und aus einzelnen Transmutationen zu extrapolieren, indem man sich sagt: „Wenn die Natur schon ein Element in ein anderes umwandeln kann, dann reicht es aus, wenn wir nur ein einziges haben, denn die Natur wird den Rest schon alleine tun.“

 

Transmutationen sind Wirkungen, die voraussetzen, daß spezifische Enzyme da sind und ein Medium vorliegt, in dem Zellen (oder Mikroorganismen) wachsen können. Die eine Pflanzenart wird Transmutationen vornehmen, die eine andere nicht kennt. Oder anders herum wird eine Transmutation in einer im Wachstum befindlichen Pflanze in der einen Richtung stattfinden, die beim Keimen von Samen derselben Art in der anderen Richtung abläuft.

 

Dasselbe gilt für Tiere: Unter bestimmten Bedingungen läuft eine Reaktion in der einen Richtung ab, und unter anderen inneren und äußeren Bedingungen findet sie im selben Tier in der umgekehrten Richtung statt. Genausogut kann auch gar keine Transmutation stattfinden, ganz gleich, wie die Bedingungen sind, so daß die Zufuhr eines bestimmten Elements von außen notwendig wird. Verallgemeinerungen in der Biologie zeigen nur, daß jemand keine Ahnung davon hat, wie komplex das Leben ist.

Eine Transmutation ist nicht immer absolut. Oft ist es einer Pflanze, einem Samen oder einer tierischen Zelle unmöglich, ein bestimmtes Element durch Transmutation zu gewinnen, wenn dieses nicht bereits in kleiner Menge als Katalysator zugegen ist. Diesen Grundsatz muß man sich gut merken. Erinnern wir uns an Jacob, Lwoff und Monod, alles Nobelpreisträger, die zeigten, daß ein Gen nur aktiv wird, wenn ein weiteres Element auf es einwirkt, das sozusagen die Bremsen löst, die die Bildung eines Enzyms verhindern.

 

Darum ist gewöhnlich alle Mühe vergeblich, wenn man ein Element durch biologische Transmutation gewinnen will, es aber noch gar nicht zugegen ist. Anders gesagt, wonach man suchen muß, ist die Zunahme eines Elements (die stets mit der Abnahme eines anderen einhergeht), nicht sein Auftauchen aus dem Nichts.

 

Man sollte nie mit absolut reinen Stoffen anfangen. Wenn man eine Zunahme der Elemente nachweisen will, muß man die Bedingungen des Stoffwechsels der pflanzlichen oder tierischen Zelle beibehalten. Dieser Nachweis sollte auch bei denjenigen unter den Chemikern keinen Anlaß zum Widerspruch geben, die von vornherein alles Neue abzulehnen geneigt sind.

Allgemeines

Transmutationsbedingungen

In meinen Experimenten habe ich mit vielen verschiedenen Keimlingen gearbeitet: Kresse, Salat, Petersilie usw. Von den Leguminosen wurden vor allem herangezogen die Favabohne, die Sojabohne und andere. Aus praktischen Gründen allerdings kamen am häufigsten Linsen und Wicken zum Einsatz. Sie haben gleichmäßige Größe, sind leicht zu normieren und nicht zu groß, womit sich die Wahrscheinlichkeit verringert, auffällige Abweichungen beim Keimvorgang zu erhalten. Wenn bei einer Sorte nur wenige Samen angehen, kann dies einen beträchtlichen Fehler in den Berechnungen hervorrufen.

Man sollte kein zweifach destilliertes Wasser benutzen. Auch in diesem Fall würden chemisch reine Substanzen, die im Sinne einer sogenannt exakten Wissenschaft eingesetzt werden, das Versuchssystem im Übermaß vereinfachen, denn die Komplexität der Biologie verlangt nach bestimmten Voraussetzungen, damit Leben möglich ist. Schon der Begriff Biochemie deutet an, daß das Biologische vor dem Chemischen kommt.

 

Ich halte es, mit anderen Worten, für einen Fehler, derartige Experimente, bei denen die Umwandlungen eines Elements untersucht werden sollen, in absolut reinen Kulturen anzusetzen. Man braucht ein komplexes Medium, das dem natürlichen ähnlich ist, dem aber das zu untersuchende Element fehlt. Dann kommt man zu ganz anderen Ergebnissen. Im ersten Fall herrscht ein zu großer Mangel, und fast kein Stoffwechsel findet statt;

 

Transmutationen bewegen sich lediglich in Bereich von 1 bis 3 %, und Zweifel kommen auf. Im anderen Fall liegen die Veränderungen immer über 10 %, je nach Element oft auch zwischen 20 und 30 % (häufig sogar zehnmal höher) bei Pflanzen und 30 bis 300 % bei einigen Tieren. Und doch ist es manchmal unmöglich, auf ein bestimmtes Element beim Beginn gänzlich zu verzichten, weil man vielleicht die durch Transmutation gewonnene Menge ganz genau messen will.

 

Die Erfahrung zeigt, daß es Fälle gibt, in denen einige Elemente bei bestimmten Kulturen für den Start unabdingbar sind. Ist von diesen nicht genug zugegen, kommt die Reaktion nicht in Gang.

Mikroorganismen

Darum bin ich auch nicht dafür, die Samen, die Erde usw. zu sterilisieren. Ich habe gehört, daß exakte Forschung nur an sterilisierten Samen in einem sterilisierten flüssigen oder festen Medium möglich sei. Schließt man aber die Mikroorganismen aus, bekommt man kaum nennenswerte Resultate. Läßt man sie weg, so gibt man zu, daß ihre Tätigkeit bei der chemischen Forschung stört und daß man gar nicht genau weiß, was man eigentlich erforscht.

 

Untersuchungen haben ergeben, daß verschiedene Enzyme (die Permeasen) biologische Membranen in die Lage versetzen, bestimmte Moleküle aufzunehmen, andere dagegen nicht. Offenbar gibt es einige Permeasen, die ständig produziert werden, während andere nur dann synthetisiert werden, wenn das Molekül zugegen ist, auf das ihre Wirksamkeit bezogen ist. So kommt es, daß die Versuchsergebnisse bei sterilisiertem Medium völlig anderes aussehen, als wenn man in Gegenwart von Mikroorganismen arbeitet.

 

Will man Samen in einem Gefäß zum Keimen bringen, so muß man den Pflanzen optimale Lebensbedingungen verschaffen; die Erde muß lebendig, d. h. reich an Mikroorganismen sein. Man sollte sie gut mischen und homogenisieren. Eine Vergleichsportion wird beiseitegestellt, damit man sie auf den Gehalt an dem Element untersucht, von dem man die Stoffwechselbilanz erstellen will. Am Ende des Versuchs untersucht man Pflanze und Boden ein weiteres Mal.

Das Wasser

Als Wasser verwende man vorzugsweise Quellwasser. Nicht ratsam ist destilliertes oder doppelt destilliertes Wasser, denn bei diesem müßte man erst durch Zugabe eines Calciumsalzes den pH-Wert auf 7,3 bis 7,5 einstellen. Am allerbesten ist natürliches, chemisch unbehandeltes Wasser. Ich empfehle Evian-Wasser, das sich gut zur Erforschung des Phosphors eignet, da es dieses Element überhaupt nicht enthält. Man braucht dann auch kein Calciumsalz dazuzugeben, denn das ist im Evian-Wasser von Natur aus enthalten, so daß der pH-Wert sehr günstig liegt, nämlich bei 7,25. Die Analyse dieses Mineralwassers ergibt (nur die hier interessierenden Ionen; alle Angaben in Gramm pro Liter): Ca2+ = 0,07715; Mg2+ = 0,2432; SO42- = 0,0096; Na+ = 0,00552; K+ = 0,0089; Fe2+ = 0,00001; NO3- =
0,00254; keine meßbaren Spuren von P oder Mn; SiO2 = 0,011.

Veränderungen des Phosphorgehalts

Vorbehandlung der Samen

Wie bereits erwähnt, ist es am besten, man verwendet Linsen oder Wickensamen von gleichmäßiger Größe. Ein kleines Päckchen von 125 Gramm reicht aus. Man muß darauf achten, Linsen aus der letzten Ernte zu kaufen. Manche sind zu alt und zu ausgetrocknet. Um den Erfolg des Experiments sicherzustellen, sollte man zuvor die Keimfähigkeit der Samen prüfen, indem man einige ansetzt (100 Linsen pro Petrischale). 99 Prozent der Samen sollten einwandfrei keimen. Für diesen Vorversuch kann beliebiges Wasser verwendet werden, auch Leitungswasser.

 

Die Samen sollten von Hand verlesen werden, um solche mit Farbveränderungen oder kleinsten Abweichungen auszusondern (wenn grüne Linsen beispielsweise zu braun sind). Linsen sollten in gleichgroße Portionen eingeteilt werden. Hierfür bieten sich zwei Möglichkeiten an: – Man bereitet Portionen von jeweils 10 Gramm vor, wiegt sie auf Hundertstel Gramm genau aus und notiert sich, wieviel Gramm in jeder Schale sind.- Oder man wiegt die Linsen nicht ab, sondern nimmt jeweils beispielsweise 100 Stück. In zehn Gramm Linsen sind etwa 130 bis 140 Stück enthalten. Eine Portion von 100 Stück wiegt ungefähr 7,5 g; Linsensamen wiegen einzeln 70 bis 80 mg, Wickensamen 30 bis 40 mg.

 

Das Abzählen der Samen bietet den Vorteil, daß in jeder Schale dieselbe Anzahl Keimlinge ist, während ihre Zahl bei der anderen Methode um ein oder zwei schwankt. Mit der Abzählmethode kommt man in der Praxis besser zurecht, weil man defekte Samen ersetzen kann. Für ein Experiment, bei dem die Veränderung des Phosphorgehalts studiert werden soll, stellt man fünf Portionen zu 100 Samen als Vergleichsprobe beiseite und gibt den Rest der Samen in eine Schüssel, bedeckt sie mit Evian-Wasser* und läßt sie 24 Stunden stehen. Durch das Waschen mit Evian-Wasser soll jeglicher Staub entfernt werden. (Nach 24 Stunden im Wasser sind auch die defekten Samen sichtbar dunkler geworden, da sie zu faulen begonnen haben. Sie würden die anderen anstecken und möglicherweise das Ergebnis verfälschen.) Durch das Wasser wird den Samen kein Phosphor zugeführt, so daß die Analyse nicht angezweifelt werden kann. Danach nimmt man aus jeder Schale 100 Samen und legt sie berührungsfrei nebeneinander auf eine doppelte Lage Fließpapier aus reiner Zellulose (10 Portionen je 100 Stück, also 75 Gramm).

Der Keimvorgang

Wir dürfen nicht aus den Augen verlieren, daß es hier um die Untersuchung des Phosphorgehalts geht. In die zehn Schalen mit den Samen wird eine dünne Schicht Evian-Wasser gegeben, so daß sich das doppellagige Fließpapier, auf dem die Samen liegen, vollsaugt. Man stellt die Gefäße in ein Gewächshaus oder einen hellen Raum ans Fenster, so daß sie reichlich Licht erhalten, bei einer Temperatur zwischen 22 und 25C. Die Schalen sollten in zwei Reihen je fünf oder in einer einzigen Reihe aufgestellt werden. Von größter Bedeutung ist, daß sie möglichst viel Licht erhalten.

 

Zu jeder Schale gehört eine Flasche mit 100 bis 125 ml Evian-Wasser, die mit einem durchbohrten Stopfen mit Glasrohr verschlossen ist. Die Flaschen werden auf den Kopf gestellt und so über der Schale positioniert, daß das offene Ende des Glasröhrchens gerade die Mitte des Fließpapiers berührt, so daß dieses ständig gut durchfeuchtet ist. Die Luftfeuchtigkeit im Raum sollte auf 55 bis 60 % gehalten werden. Dann brauchen die Flaschen nicht nachgefüllt zu werden.

* Das gilt nur für die Untersuchung des Phosphorgehalts (weil Evian-Wasser kein Phosphor enthält). Will man Calcium, Magnesium oder Kalium untersuchen, darf man nicht mit Evian-Wasser waschen.

 

Schon nach 15 Tagen kann man mit greifbaren Ergebnissen rechnen, wenn auch mit Schwankungen von Versuch zu Versuch. In Deutschland veröffentlichte Hauschka* Ergebnisse von KresseVersuchen. Ein Jahr lang wurde alle 14 Tage ein neuer Keimversuch gestartet. Eine Portion wurde bei Vollmond, die nächste bei Neumond angesetzt, und so fort.

 

Hauschkas Tabellen geben Auskunft über den Gehalt an K₂O und P₂O₅, wobei die Kalium- und Phosphorwerte sich durchschnittlich um 16 % verändern, und zwar gegenläufig und je nach Mondstellung in eine andere Richtung. Der Phosphorgehalt der Kresse sinkt, wenn man den Keimvorgang bei Vollmond beginnt. Hauschkas Tabellen geben auch Hinweise auf den Einfluß des Sonnenlaufs. Untersuchungen über kosmische Einflüsse werden inzwischen in verschiedenen Ländern angestellt.

* Rudolf Hauschka: Substanzlehre. 10. Auflage. Frankfurt 1990

Analyse

Zwei Wochen, nachdem der Versuch (bei Vollmond) begonnen wurde, sollte der Keimvorgang abgebrochen werden, indem man die Schalen bei 60 für 48 Stunden in einem Ofen trocknet (gegebenenfalls auch nur 24 Stunden bei 90 oder 100).

Unmittelbar nach dem Abkühlen werden die Keimlinge im Mörser zerrieben oder in einem Gemisch aus Schwefelsäure und Salpetersäure aufgelöst. Man kann die organische Masse auf verschiedene Weise zersetzen. Jeder Laborleiter hat hierfür seine eigene Technik. Es sei aber darauf verwiesen, daß die hierfür verwendete Säure auf ein Material einwirkt, daß noch nicht verascht ist und demgemäß einen gewissen Anteil Wasser enthält.

Dies erhöht den pH-Wert der Säure, so daß man mehr Säure hinzugeben muß, um pH 4,8 einzuhalten, den für einen vollständigen Phosphoraufschluß optimalen Wert. Am günstigsten ist die Methode, bei der ein Gemisch aus 100 ml Salpetersäure und 10 ml Schwefelsäure eingesetzt wird. Die Mineralisation wird nach allgemein üblicher Vorschrift durchgeführt: erhitzen, nitrose Gase entweichen lassen, abkühlen lassen. Die dabei entstehende dickflüssige, schwarze Substanz wird langsam erhitzt unter Hinzufügung von 80 ml eines Gemischs von 20 ml
H2SO4 auf 1000 ml HNO3, bis Entfärbung eintritt. Dann 25 ml zweifach destilliertes Wasser dazugeben und erneut erhitzen, bis keine nitrosen Gase mehr aufsteigen. Nach dem Abkühlen filtrieren und Proben für die Analyse entnehmen.

Ebenso wird mit den Portionen verfahren, die als Vergleichsprobe aufbewahrt und nicht zum Keimen gebracht wurden: trocknen bei 100, zermahlen, Aufschluß mit Säure, Analyse.

 

Auch die verwendete Säuremischung muß analysiert werden (25 ml der Stammlösung entnehmen). Der Phosphorgehalt wird photometrisch nach der klassischen Methode mit Molybdat-Reagenz unter Verwendung von Aminonaphtholsulfonsäure bestimmt. Man wird eine deutliche Verringerung feststellen, doch weitere Untersuchungen sind notwendig, da nicht alle Pflanzen dasselbe Verhalten zeigen.

So gibt es zum Beispiel bei Hafer, der in sehr kalkarmem und völlig phosphorfreiem Wasser keimt, nach sechs Wochen einen Anstieg des Phosphorgehalts in den Keimlingen. In ähnlicher Weise lassen sich Veränderungen des Gehalts an Eisen und Mangan ermitteln. Man stellt in den Keimlingen einen verminderten Mangan- und einen entsprechend erhöhten Eisengehalt fest.

(Zur Erinnerung: ²⁶₅₆ Fe enthält ein Proton mehr als ²⁵₅₅ Mn.)

Manche Pflanzen, wie Raigras, bilden Mangan, während andere, z. B. Hafer, nicht dazu in der Lage sind. Bei einigen Pflanzen nimmt der Mangangehalt auch ab. Es erscheint mir wünschenswert, dieses spezielle Experiment eigenständig durchzuführen, also keine Probe aus der von der Untersuchung des Phosphorgehalts übriggebliebenen Flüssigkeit zu verwenden. Man kann es sogar noch spannender machen, indem man dem (manganfreien) Evian-Wasser 1 mg MnSO4 7 H2O pro ml (entsprechend 0,2 mg Mangan) hinzufügt, was etwa der
zehnfachen Menge des in einer Probe von 10 g Samen enthaltenen Mangans entspricht. (Dies nur bei Pflanzen, die Mangan nicht selbst bilden können.) Das Experiment wird ebenso durchgeführt wie das vorherige, einschließlich der Zersetzung mit Säure. Darauf werden der Eisen- und der Mangangehalt mit den üblichen Methoden bestimmt.

 

Die Analyse dient der Bestätigung, daß nach dem Keimvorgang erheblich mehr Eisen enthalten ist, während das Mangan gänzlich verschwunden sein kann. Dieses Experiment bezeugt die Leistungsfähigkeit des Enzyms, das für die Umwandlung von Mangan in Eisen verantwortlich ist.

Untersuchung der Veränderung des Magnesium- und Calciumgehalts

Unter Verwendung der beschriebenen Methode kann man die Veränderung des Magnesium- und des Calciumgehalts beim Keimvorgang untersuchen. Setzt man Evian-Wasser ein, so muß man ermitteln, welche Menge man verbraucht und wieviel Magnesium und Calcium es enthält.

Man muß allerdings eine Vorsichtsmaßnahme treffen: Beim Einweichen der Samen am Vortag (um die defekten Samen zu beseitigen) sollte man destilliertes oder zweifach destilliertes Wasser nehmen. Bei Evian-Wasser würde es unmöglich werden, genau zu bestimmen, wieviel Magnesium und Calcium die Samen aufgenommen haben.

 

Die Analyse von Magnesium und Calcium erfordert besondere Vorsicht. Die beiden zweiwertigen Ionen dieser Elemente können einander bei vielen Reaktionen gegenseitig ersetzen und sich stören. Den Analytikern ist das wohlbekannt, und sie wissen auch, wie man vorgeht, wenn beide Elemente gleichzeitig zugegen sind. Es folgen einige Angaben darüber, wieviel von beiden in frischen Samen enthalten ist: 60 bis 140 mg Calcium in Leguminosen; 80 bis 200 mg Magnesium, unterschiedlich je nach Art und Boden. Bei den verschiedenen Untersuchungen über die Veränderung des Magnesiumgehalts beim Keimen ergab sich eine Abnahme von 9 bis 16 %.

Ergänzende Forschungen

Veränderungen des Kaliumgehalts

Zahlreiche Experimente mit Mikroorganismen zeigten eine Zunahme des Kaliumanteils, wenn Stickstoff und Magnesium zugeführt wurden. Dies ist ein Hinweis auf die Reaktion 7N + 12Mg :=: 19K. In Gegenwart von Salpeterbakterien nimmt der Kaliumgehalt zu und der Calciumgehalt ab. Hierbei handelt es sich um folgende Reaktion: 20Ca :=: 19K + 1H. Die Veränderung des Kaliumgehalts beim Keimvorgang läßt sich folgendermaßen ermitteln:

1) Portionen zu je 20 g Brunnenkressesamen werden auf ihren Kaliumgehalt hin analysiert. Andere Portionen, die in destilliertem Wasser ohne Zugabe von Salzen gekeimt hatten, ergaben 0,505 g K2SO4 pro Portion.

 

Fügt man dem destillierten Wasser Magnesiumnitrat zu, so erhält man 0,570 g K2SO4 (Durch-schnitt für 3 Portionen), also 0,065 g mehr als in reinem Wasser oder 11,4 % mehr wegen der gleichzeitigen Anwesenheit von Stickstoff und Magnesium.

Die Veränderungen des Kaliumgehalts sind komplex, denn auch Calcium kann gebildet oder abgebaut werden. Außerdem kann Kalium aus Natrium entstehen (11Na + 😯 :=: 19K). Die Kaliumzunahme wird sehr deutlich ausfallen, wenn man den Keimvorgang bei Vollmond beginnt und bei Neumond abbricht. Man bekommt genau das umgekehrte Ergebnis der Phosphorveränderung (siehe die oben erwähnten Experimente von Hauschka). Bei den meisten Samenarten sind die Veränderungen gegen Ende Herbst größer.

Zusatzbemerkung: Untersuchungen des Kaliumgehalts sind problematisch, da ein Austausch des Kaliums in der Lösung mit dem im Glas des Gefäßes möglich ist. Ein Austausch ist auch beim Erhitzen, Umgießen oder Umrühren während des Versuchs möglich oder wenn die Lösung ein einwertiges Ion wie Ammonium enthält. In anderen Fällen (bei Gefäßen aus Pyrex, Quarz, Kunststoff oder Metall) kann man den Austausch vernachlässigen; sicherer ist aber, einen Vorversuch zu machen, weil einige Kunststoffe von der Polymerisation her ein Kaliumsalz enthalten, das nie ganz verschwindet.

 

2) Die Beziehung zwischen Calcium und Kalium kann auf folgende Weise festgestellt werden: Portionen von Brunnenkressesamen (je 20 g) enthielten 0,18925 g CaSO4. Man ließ in destilliertem Wasser keimen, dem bei jeder Portion 0,200 g K2CO3 zugefügt wurden. Hinterher waren 0,22175 g CaSO4 enthalten. Calciumzunahme: 0,0325 g bzw. 11,88 % (Durchschnittswert von 4 Versuchen). Gibt man andererseits ein Calciumsalz zum Wasser, steigt der Kaliumgehalt. In destilliertem Wasser ohne Salz fanden sich 0,505g K2SO4 je Portion zu 20 g. Nach Calciumnitratzugabe stieg der Wert im Durchschnitt um 0,0725g an, d. h. um 14,37 %.