Um die chemisch-physikalischen Eigenschaften der organisirten Körper zu erklären, hat Nägeli (V. 17. 18 II. 27. 28) eine Micellarhypothese aufgestellt, welche zwar viel des Subjectiven an sich trägt, immerhin aber geeignet ist, manche complicirte Verhältnisse uns leichter verständlich und vor allen Dingen anschaulicher zu machen. Ein kurzer Abriss der Micellarhypothese, welche schon allein wegen ihrer streng logischen Durchführung Beachtung verdient, mag daher hier Platz finden.
Eine der auffälligsten Eigenschaften der organisirten Körper ist ihre Quellbarkeit, ihr Vermögen, bis zu einem gewissen Grade grosse Mengen Wasser und Substanzen, die in Wasser gelöst sind, in ihr Inneres aufzunehmen. Es kann dies so weit gehen, dass in einem organisirten Körper überhaupt nur wenige Procente fester Substanz enthalten sind.
Entsprechend der Wasseraufnahme nimmt das Volumen des Körpers zu, um sich bei Abgabe von Wasser wieder zu verkleinern. Dabei lagert sich das Wasser nicht in präexistirende, mit Luft gefüllte Hohlräume ein, wie bei einem porösen Körper, sondern es vertheilt sich gleichmässig zwischen die organisirten Theilchen, die, je grösser die Quellung ist, um so mehr auseinander rücken und durch mächtigere Wasserhüllen von einander getrennt werden müssen. Trotz der beträchtlichen Wasseraufnahme findet dabei keine Auflösung der organisirten Substanz statt. Sie verhält sich auch in dieser Beziehung verschieden von einem Krystall von Salz oder Zucker, dem auf der einen Seite die Fähigkeit der Quellung abgeht, der aber auf der andern Seite sich in Wasser auflöst, indem sich seine Moleküle von einander trennen und gleichmässig im Wasser vertheilen.
Quellungsfähigkeit und Unlöslichkeit im Wasser sind Haupteigenschaften der organisirten Körper, ohne welche der Lebensprocess nicht denkbar ist.
Manche organisirte Körper lassen sich durch geeignete Verfahren in eine Lösung überführen, so z. B. Stärke und leimgebende Substanz, wenn sie in Wasser gekocht werden. Aber auch Stärke- und Leimlösungen unterscheiden sich in ihren Eigenschaften sehr wesentlich von Lösungen von Salzen oder Zucker. Diese diosmiren leicht durch Membranen, jene nicht oder nur in geringem Maasse und bilden schleimige oder fadenziehende Lösungen. Schon Graham hat beide Gruppen von Stoffen, welche in Lösung so ungleiche Eigenschaften zeigen, von einander als Krystalloide und Colloide unterschieden.
Nägeli sucht nun alle hier namhaft gemachten Erscheinungen aus Unterschieden in der molecularen Constitution der Körper zu erklären. Wie Atome sich zu Molekülen verbinden und so eine grosse Verschiedenheit chemischer Stoffe erzeugen, so lässt er, damit die complicirteren Eigenschaften der organisirten Körper zu Stande kommen, Gruppen von Molekülen zu noch höheren Einheiten, den Micellen, zusammentreten. Im Verhältnisse zum Molekül besitzt das Micell eine beträchtlichere, wenn auch jenseits der Grenze mikroskopischer Wahrnehmung liegende Grösse und kann nicht bloss aus Hunderten, sondern aus vielen Tausenden von Molekülen aufgebaut sein.
Nägeli schreibt den Micellen einen krystallinischen Bau zu, gestützt auf die Erscheinungen der Doppelbrechung, welche viele organisirten Körper, Cellulosemembran, Stärke, Muskelsubstanz, selbst das Protoplasma im polarisirten Licht darbieten. Dabei kann ihre äussere Gestalt alle möglichen Formen zeigen, wie auch ihre Grösse eine sehr verschiedene sein wird.
Die Micellen üben eine Anziehung sowohl auf das Wasser als auch auf einander aus, woraus die Quellungserscheinungen zu erklären sind. In einem trockenen, organisirten Körper liegen die Micellen dicht an einander, nur durch geringe Wasserhüllen getrennt, diese vergrössern sich beträchtlich bei der Imbibition, indem zunächst zwischen Wasser und Micellen stärkere Anziehungskräfte wirksam sind als zwischen den Micellen untereinander. Diese werden durch das eindringende Wasser wie durch einen Keil auseinander getrieben; „zu einer Lösung kommt es aber im organisirten Körper nicht, weil die Anziehungskraft zum Wasser mit der Entfernung in einem schnelleren Verhältnisse abnimmt, als die Anziehungskraft der Micellen unter einander, und so, nachdem die Wasserhüllen eine gewisse Mächtigkeit erlangten, ein Gleichgewichtszustand, die Grenze der Quellung, erreicht wird.“
Wenn trotzdem durch geeignete Verfahren der Zusammenhang zwischen den Micellen ganz aufgehoben wird, so erhält man eine Micellarlösung. Dieselbe erscheint matt und opalescirend, ein Beweis, dass das Licht ungleich gebrochen wird. Nägeli vergleicht sie mit den schleimigen, opalescirenden Massen, welche Spaltpilze durch Aneinanderlagern erzeugen.
Die Unterschiede, die Graham zwischen Lösungen krystalloider und colloider Substanzen aufgestellt hat, beruhen nach Nägeli darauf, dass in den ersteren zwischen den Wassertheilchen vereinzelte Moleküle, in den letzteren aber krystallinische Molekülgruppen oder vereinzelte Micellen vertheilt sind. Die einen sind also Molecular-, die anderen Micellarlösungen (Lösungen von Eiweiss, Leim, Gummi etc.). Die Micellen selbst setzen dem Zerfallen in Moleküle einen grösseren Widerstand entgegen. Gewöhnlich ist dieser Zerfall mit chemischen Umwandlungen verbunden. So kann Stärke durch Umsetzung in Zucker in eine Molecularlösung übergeführt werden, desgleichen Albuminate und leimgebende Substanzen, wenn sie sich in Peptone umwandeln.
In den organisirten Körpern sind die Micellen zu regelmässigen Verbänden vereinigt. In diesen können die einzelnen Micellen aus derselben Substanz oder aus verschiedenen chemischen Substanzen bestehen, von verschiedener Grösse und Form sein; sie können auch innerhalb der Verbände sich noch zu grösseren und kleineren Micellgruppen zusammenschliessen. In den Micellarverbänden scheinen sich im Allgemeinen die Micellen in Ketten aneinander zu hängen, die sich wieder zu einem Gerüst oder Netzwerk mit engeren oder weiteren Maschen verbinden. In den Lücken oder Micellarinterstitien ist Wasser eingeschlossen. „Nur auf diesem Wege wird es möglich, mit wenig Substanz und viel Wasser ein festes Gefüge herzustellen, wie es die Gallerte darbieten.“
Das in organisirten Körpern enthaltene Wasser kann sich in drei verschiedenen Zuständen befinden, die von Nägeli als Constitutions- oder Krystallwasser, als Adhäsionswasser und als Capillarwasser unterschieden werden. Unter dem ersteren versteht man die Wassermoleküle, die wie bei einem Krystall mit den Substanzmolekülen sich zur Constitution des Micells fest und in bestimmter Menge verbunden haben. Adhäsionswasser wird gebildet von den Wassermolekülen, welche an der Oberfläche der Micelle durch Molecularattraction festgehalten werden. „In der Wassersphäre, welche eine Micelle umkleidet, ist in den concentrischen Wasserschichten die Verdichtung und die Unbeweglichkeit des Wassers sehr verschieden, und diese erreicht natürlich unmittelbar an der Oberfläche der Micelle ihren grössten Werth.“ (Pfeffer.) Das Capillarwasser endlich füllt ausserhalb der attractiven Wirkungssphäre der einzelnen Micellen die Lücken zwischen den Micellengerüsten aus. „Diese drei Arten von Wasser weichen in dem Grade der Beweglichkeit ihrer Moleküle von einander ab. Das capillare Wasser hat die vollen Molecularbewegungen des freien Wassers; in dem Adhäsionswasser sind die fortschreitenden Bewegungen der Molecüle mehr oder weniger vermindert, und in dem Constitutionswasser befinden sich die Moleküle in einem starren, unbeweglichen Zustande.“ „Die Diosmose durch eine Membran kann also nur durch das capillare und das Adhäsionswasser vermittelt werden.“
Wie an der Oberfläche der Micelle Wassertheilchen durch Molecularattraction festgehalten werden, so können sich ihnen auch andere Stoffe (Kalk- und Kieselsalze, Farbstoffe, stickstoffhaltige Verbindungen etc.) anlagern, nachdem sie in gelöstem Zustand in den organisirten Körper aufgenommen worden sind. Das Wachsthum organischer Substanz durch Intussusception stellt sich Nägeli in der Weise vor, dass Substanztheilchen in gelöstem Zustand in den organisirten Körper eindringen, so zum Beispiel Zuckermoleküle in eine Cellulosemembran, und hier entweder sich den vorhandenen Micellen anlagern und zur Vergrösserung derselben dienen oder zwischen den vorhandenen Micellen zu neuen Micellen gewissermaassen auskrystallisiren. Hierbei würden die als Beispiel benutzten Zuckermoleküle sich in Cellulosemoleküle chemisch umsetzen.
Auf die Nägeli’sche Micellarhypothese wird in späteren Abschnitten öfters Bezug genommen werden, wenn es gilt, sich eine Vorstellung von der complicirten Stoffanordnung im Elementarorganismus zu machen.