Interkalare Regeneration und segmentale Gradienten bei den Extremitäten vonLeucophaea-Larven (Blattaria)

Summary

Amputation and transplantation experiments have been made in the African RoachLeucophaea maderae Fabr. with following results:

• 1. Amputated leg parts will be replaced at the next moult by a small regenerate proliferating from the terminal wound. After a few moults the regenerate will have attained the length of a normal leg.

• 2. Even if one avoids setting terminal wounds by extirpating middle pieces out of the various segments of the leg, regeneration will occur. The extirpated parts will be replaced by a regenerate intercalated between host and transplant. Thus the normal length of the shortened segment will be re-established.

• 3. A gradient model is developed for the extremities which may help interpretating the phenomenon of intercalary regeneration. The gradients should have the capability of starting and stopping regeneration processes. An interruption of the gradient by an extirpation may initiate regeneration processes which will continue till the gradient step has been levelled by the regenerate tissues. The various experiments in which parts of the tibia and femur of the fore, middle, and hind leg have been combined confirm the gradient hypothesis. The experiments show that there are homologous gradients repeating in the various segments of the leg.

• 4. The gradient factor is strictly correlated with the proximo-distal polarity. Any direction change of the gradient is accompanied by a similar change in direction of the proximo-distal polarity of the morphologic structures.

• 5. In those experiments, in which the structures of host and transplant tissues were quite different, it has been shown that the intercalary regenerate as a rule has the features of that part with the most distal level in its wound area. In one set of experiments it has been shown that disto-proximal regeneration, that is regeneration of proximal parts from a distal level, may take place in the legs ofLeucophaea.

• 6. The regeneration capability of the femur has been demonstrated once more.

Zusammenfassung

Amputations- und Transplantationsversuche an den Larven der Afrikanischen SchabeLeucophaea maderae Fabr. führten zu folgenden Ergebnissen:

• 1. Amputierte distale Beinteile werden nach einer Häutungsperiode von der terminalen Wundfläche aus durch ein zunächst kleineres Regenerat ersetzt, das nach wenigen Häutungen annähernd die normale Größe erreicht hat.

• 2. Auch bei Vermeidung einer terminalen Wundfläche durch Exstirpation mittlerer Bereiche aus den verschiedenen Beinsegmenten tritt Regeneration ein. Die exstirpierten Segmeutteile werden durch interkalare, zwischen Stumpf und Transplantat eingeschobene Regenerate ersetzt. Auf diese Weise wird die normale Länge der verkürzten Segmente wiederhergestellt.

• 3. Für die Extremitäten wird ein Gradientenmodell entwickelt, das zur Deutung der Erscheinung der interkalaren Regeneration beitragen kann. Dabei wird den Gradienten die Fähigkeit zugesprochen, regenerative Prozesse in Gang bzw. wieder zum Stillstand zu bringen. Eine durch Exstirpation erzeugte Stufe im Gradienten soll zur Auslösung regenerativer Vorgänge führen, die so lange anhalten, bis die Gradientenstufe durch das gebildete Regenerat ausgeglichen ist. Diverse Versuche mit Kombinationen von Femur- und Tibia-Teilen des Vorder-, Mittel- und Hinterbeins bestätigen die Brauchbarkeit der Gradientenhypothese. Sie zeigen, daß sich gleichartige Gradienten in den verschiedenen Extremitätensegmenten wiederholen.

• 4. Die Gradienteneigenschaft ist mit der Proximo-Distal-Polarität insofern gekoppelt, als eine Richtungsänderung des Gradientenabfalls stets auch eine Richtungsänderung der Proximo-Distal-Polarität der morphologischen Strukturen mit sich bringt.

• 5. In den Experimenten, bei denen die Strukturen von Stumpf- und Transplantatgewebe sehr verschieden waren, konnte gezeigt werden, daß das interkalare Regenerat in seinem strukturellen Charakter in der Regel dem Kombinatteil gleicht, der an seiner Wundfläche das distalere Niveau besitzt. In einer Versuchsgruppe wurde nachgewiesen, daß bei den Extremitäten vonLeucophaea disto-proximale Regeneration, d.h. Regeneration proximaler Teile von einem distalen Niveau aus, möglich ist.

• 6. Die Regenerationsfähigkeit des Femur konnte erneut unter Beweis gestellt werden.