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Background: Biological systems adapt to changing environments by reorganizing their cellula r and physiological program with metabolites representing one important response level. Different stresses lead to both conserved and specific responses on the metabolite level which should be reflected in the underl ying metabolic network. Methodology/Principal Findings: Starting from experimental data obtained by a GC-MS based high-throughput metabolic profiling technology we here develop an approach that: (1) extracts network representations from metabolic conditiondependent data by using pairwise correlations, (2) determines the sets of stable and condition-dependent correlations based on a combination of statistical significance and homogeneity tests, and (3) can identify metabolites related to the stress response, which goes beyond simple ob servation s about the changes of metabolic concentrations. The approach was tested with Escherichia colias a model organism observed under four different environmental stress conditions (cold stress, heat stress, oxidative stress, lactose diau xie) and control unperturbed conditions. By constructing the stable network component, which displays a scale free topology and small-world characteristics, we demonstrated that: (1) metabolite hubs in this reconstructed correlation networks are significantly enriched for those contained in biochemical networks such as EcoCyc, (2) particular components of the stable network are enriched for functionally related biochemical path ways, and (3) ind ependently of the response scale, based on their importance in the reorganization of the cor relation network a set of metabolites can be identified which represent hypothetical candidates for adjusting to a stress-specific response. Conclusions/Significance: Network-based tools allowed the identification of stress-dependent and general metabolic correlation networks. This correlation-network-ba sed approach does not rely on major changes in concentration to identify metabolites important for st ress adaptation, but rather on the changes in network properties with respect to metabolites. This should represent a useful complementary technique in addition to more classical approaches.
Rain fall-runoff response in temperate humid headwater catchments is mainly controlled by hydrolo gical processes at the hillslope scale. Applied tracer experiments with fluore scent dye and salt tracers are well known tools in groundwater studies at the large scale and vadose zone studies at the plot scale, where they provide a means to characterise subsurface flow. We extend this approach to the hillslope scale to investigate saturated and unsaturated flow path s concertedly at a forested hill slope in the Austrian Alps. Dye staining experiments at the plot scale revealed that crack s and soil pipe s function as preferential flow path s in the fine-textured soils of the study area, and these preferenti al flow structures were active in fast subsurface transport of tracers at the hillslope scale. Breakthrough curves obtained under steady flow conditions could be fitted well to a one-dimensional convection-dispersion model. Under natural rain fall a positive correlation of tracer concentrations to the transient flows was observed. The results of this study demon strate qualitative and quantitative effects of preferential flow feature s on subsurface stormflow in a temperate humid headwater catchment. It turn s out that , at the hill slope scale, the interaction s of structures and processes are intrinsically complex, which implies that attempts to model such a hillslope satisfactorily require detailed investigation s of effective structures and parameters at the scale of interest.
Normal aging is associated with a decline in different cognitive domains and local structural atrophy as well as decreases in dopamine concentration and receptor density. To date, it is largely unknown how these reductions in dopaminergic neurotransmission affect human brain regions responsible for reward-based decision making in older adults. Using a learning criterion in a probabilistic object reversal task, we found a learning stage by age interaction in the dorsolateral prefrontal cortex (dIPFC) during decision making. While young adults recruited the dlPFC in an early stage of learning reward associations, older adults recruited the dlPFC when reward associations had already been learned. Furthermore, we found a reduced change in ventral striatal BOLD signal in older as compared to younger adults in response to high probability rewards. Our data are in line with behavioral evidence that older adults show altered stimulus-reward learning and support the view of an altered fronto-striatal interaction during reward-based decision making in old age, which contributes to prolonged learning of reward associations.
The study of non-coding RNA genes has received increased attention in recent years fuelled by accumulating evidence that larger portions of genomes than previously acknowledged are transcribed into RNA molecules of mostly unknown function, as well as the discovery of novel non-coding RNA types and functional RNA elements. Here, we demonstrate that specific properties of graphs that represent the predicted RNA secondary structure reflect functional information. We introduce a computational algorithm and an associated web-based tool (GraPPLE) for classifying non-coding RNA molecules as functional and, furthermore, into Rfam families based on their graph properties. Unlike sequence-similarity-based methods and covariance models, GraPPLE is demonstrated to be more robust with regard to increasing sequence divergence, and when combined with existing methods, leads to a significant improvement of prediction accuracy. Furthermore, graph properties identified as most informative are shown to provide an understanding as to what particular structural features render RNA molecules functional. Thus, GraPPLE may offer a valuable computational filtering tool to identify potentially interesting RNA molecules among large candidate datasets.
A macro-tidal freshwater ecosystem recovering from hypereutrophication : the Schelde lease study
(2009)
We report a 40 year record of eutrophication and hypoxia on an estuarine ecosystem and its recovery from hypereutrophication. After decades of high inorganic nutrient concentrations and recurring anoxia and hypoxia, we observe a paradoxical increase in chlorophyll-a concentrations with decreasing nutrient inputs. We hypothesise that algal growth was inhibited due to hypereutrophication, either by elevated ammonium concentrations, severe hypoxia or the production of harmful substances in such a reduced environment. We study the dynamics of a simple but realistic mathematical model, incorporating the assumption of algal growth inhibition. It shows a high algal biomass, net oxygen production equilibrium with low ammonia inputs, and a low algal biomass, net oxygen consumption equilibrium with high ammonia inputs. At intermediate ammonia inputs it displays two alternative stable states. Although not intentional, the numerical output of this model corresponds to observations, giving extra support for assumption of algal growth inhibition. Due to potential algal growth inhibition, the recovery of hypereutrophied systems towards a classical eutrophied state, will need reduction of waste loads below certain thresholds and will be accompanied by large fluctuations in oxygen concentrations. We conclude that also flow-through systems, heavily influenced by external forcings which partly mask internal system dynamics, can display multiple stable states.
Background: Multidirectional interactions in social networks can have a profound effect on mate choice behavior; e.g., Poecilia mexicana males show weaker expression of mating preferences when being observed by a rival. This may be an adaptation to reduce sperm competition risk, which arises because commonly preferred female phenotypes will receive attention also from surrounding males, and/or because other males can copy the focal male's mate choice. Do P. mexicana males indeed respond to perceived sperm competition risk? We gave males a choice between two females and repeated the tests under one of the following conditions: (1) an empty transparent cylinder was presented (control); (2) another ("audience") male inside the cylinder observed the focal male throughout the 2nd part, or (3) the audience male was presented only before the tests, but could not eavesdrop during the actual choice tests (non-specific sperm competition risk treatments); (4) the focal male could see a rival male interact sexually with the previously preferred, or (5) with the non-preferred female before the 2nd part of the tests (specific sperm competition risk treatments). Results: The strength of individual male preferences declined slightly also during the control treatment (1). However, this decrease was more than two-fold stronger in audience treatment (2), i.e., with non-specific sperm competition risk including the possibility for visual eavesdropping by the audience male. No audience effect was found in treatments (3) and (5), but a weak effect was also observed when the focal male had seen the previously preferred female sexually interact with a rival male (treatment 4; specific sperm competition risk). Conclusion: When comparing the two 'non-specific sperm competition risk' treatments, a very strong effect was found only when the audience male could actually observe the focal male during mate choice [treatment (2)]. This suggests that focal males indeed attempt to conceal their mating preferences so as to prevent surrounding males from copying their mate choice. When there is no potential for eavesdropping [treatment (3)], non-specific specific sperm competition risk seems to play a minor or no role. Our results also show that P. mexicana males tend to share their mating effort more equally among females when the resource value of their previously preferred mate decreases after mating with a rival male (perceived specific sperm competition risk), but this effect is comparatively weak.
Background: Hybrids represent a cornerstone in the success story of breeding programs. The fundamental principle underlying this success is the phenomenon of hybrid vigour, or heterosis. It describes an advantage of the offspring as compared to the two parental lines with respect to parameters such as growth and resistance against abiotic or biotic stress. Dominance, overdominance or epistasis based models are commonly used explanations. Conclusion/Significance: The heterosis level is clearly a function of the combination of the parents used for offspring production. This results in a major challenge for plant breeders, as usually several thousand combinations of parents have to be tested for identifying the best combinations. Thus, any approach to reliably predict heterosis levels based on properties of the parental lines would be highly beneficial for plant breeding. Methodology/Principal Findings: Recently, genetic data have been used to predict heterosis. Here we show that a combination of parental genetic and metabolic markers, identified via feature selection and minimum-description-length based regression methods, significantly improves the prediction of biomass heterosis in resulting offspring. These findings will help furthering our understanding of the molecular basis of heterosis, revealing, for instance, the presence of nonlinear genotype-phenotype relationships. In addition, we describe a possible approach for accelerated selection in plant breeding.
Background: Phosphorylation of proteins plays a crucial role in the regulation and activation of metabolic and signaling pathways and constitutes an important target for pharmaceutical intervention. Central to the phosphorylation process is the recognition of specific target sites by protein kinases followed by the covalent attachment of phosphate groups to the amino acids serine, threonine, or tyrosine. The experimental identification as well as computational prediction of phosphorylation sites (P-sites) has proved to be a challenging problem. Computational methods have focused primarily on extracting predictive features from the local, one-dimensional sequence information surrounding phosphorylation sites. Results: We characterized the spatial context of phosphorylation sites and assessed its usability for improved phosphorylation site predictions. We identified 750 non-redundant, experimentally verified sites with three-dimensional (3D) structural information available in the protein data bank (PDB) and grouped them according to their respective kinase family. We studied the spatial distribution of amino acids around phosphorserines, phosphothreonines, and phosphotyrosines to extract signature 3D-profiles. Characteristic spatial distributions of amino acid residue types around phosphorylation sites were indeed discernable, especially when kinase-family-specific target sites were analyzed. To test the added value of using spatial information for the computational prediction of phosphorylation sites, Support Vector Machines were applied using both sequence as well as structural information. When compared to sequence-only based prediction methods, a small but consistent performance improvement was obtained when the prediction was informed by 3D-context information. Conclusion: While local one-dimensional amino acid sequence information was observed to harbor most of the discriminatory power, spatial context information was identified as relevant for the recognition of kinases and their cognate target sites and can be used for an improved prediction of phosphorylation sites. A web-based service (Phos3D) implementing the developed structurebased P-site prediction method has been made available at http://phos3d.mpimp-golm.mpg.de.
The temporal dynamics of hydrological model performance gives insights into errors that cannot be obtained from global performance measures assigning a single number to the fit of a simulated time series to an observed reference series. These errors can include errors in data, model parameters, or model structure. Dealing with a set of performance measures evaluated at a high temporal resolution implies analyzing and interpreting a high dimensional data set. This paper presents a method for such a hydrological model performance assessment with a high temporal resolution and illustrates its application for two very different rainfall-runoff modeling case studies. The first is the Wilde Weisseritz case study, a headwater catchment in the eastern Ore Mountains, simulated with the conceptual model WaSiM-ETH. The second is the Malalcahuello case study, a headwater catchment in the Chilean Andes, simulated with the physicsbased model Catflow. The proposed time-resolved performance assessment starts with the computation of a large set of classically used performance measures for a moving window. The key of the developed approach is a data-reduction method based on self-organizing maps (SOMs) and cluster analysis to classify the high-dimensional performance matrix. Synthetic peak errors are used to interpret the resulting error classes. The final outcome of the proposed method is a time series of the occurrence of dominant error types. For the two case studies analyzed here, 6 such error types have been identified. They show clear temporal patterns, which can lead to the identification of model structural errors.
Background: The EXO (EXORDIUM) gene was identified as a potential mediator of brassinosteroid (BR)-promoted growth. It is part of a gene family with eight members in Arabidopsis. EXO gene expression is under control of BR, and EXO overexpression promotes shoot and root growth. In this study, the consequences of loss of EXO function are described. Results: The exo loss of function mutant showed diminished leaf and root growth and reduced biomass production. Light and scanning electron microscopy analyses revealed that impaired leaf growth is due to reduced cell expansion. Epidermis, palisade, and spongy parenchyma cells were smaller in comparison to the wild-type. The exo mutant showed reduced brassinolide-induced cotyledon and hypocotyl growth. In contrast, exo roots were significantly more sensitive to the inhibitory effect of synthetic brassinolide. Apart from reduced growth, exo did not show severe morphological abnormalities. Gene expression analyses of leaf material identified genes that showed robust EXO-dependent expression. Growth-related genes such as WAK1, EXP5, and KCS1, and genes involved in primary and secondary metabolism showed weaker expression in exo than in wild-type plants. However, the vast majority of BR-regulated genes were normally expressed in exo. HA- and GFP-tagged EXO proteins were targeted to the apoplast. Conclusion: The EXO gene is essential for cell expansion in leaves. Gene expression patterns and growth assays suggest that EXO mediates BR-induced leaf growth. However, EXO does not control BR-levels or BR-sensitivity in the shoot. EXO presumably is involved in a signalling process which coordinates BR-responses with environmental or developmental signals. The hypersensitivity of exo roots to BR suggests that EXO plays a diverse role in the control of BR responses in the root.
Arabidopsis thaliana HYL1 is a nuclear doublestranded RNA-binding protein involved in the maturation of pri-miRNAs. A quantitative real-time PCR platform for parallel quantification of 176 primiRNAs was used to reveal strong accumulation of 57 miRNA precursors in the hyl1 mutant that completely lacks HYL1 protein. This approach enabled us for the first time to pinpoint particular members of MIRNA family genes that require HYL1 activity for efficient maturation of their precursors. Moreover, the accumulation of miRNA precursors in the hyl1 mutant gave us the opportunity to carry out 3’ and 5’ RACE experiments which revealed that some of these precursors are of unexpected length. The alignment of HYL1- dependent miRNA precursors to A. thaliana genomic sequences indicated the presence of introns in 12 out of 20 genes studied. Some of the characterized intron-containing pri-miRNAs undergo alternative splicing such as exon skipping or usage of alternative 5’ splice sites suggesting that this process plays a role in the regulation of miRNA biogenesis. In the hyl1 mutant intron-containing pri-miRNAs accumulate alongside spliced primiRNAs suggesting the recruitment of HYL1 into the miRNA precursor maturation pathway before their splicing occurs.
The GABI Primary Database, GabiPD (http:// www.gabipd.org/), was established in the frame of the German initiative for Genome Analysis of the Plant Biological System (GABI). The goal of GabiPD is to collect, integrate, analyze and visualize primary information from GABI projects. GabiPD constitutes a repository and analysis platform for a wide array of heterogeneous data from high-throughput experiments in several plant species. Data from different ‘omics’ fronts are incorporated (i.e. genomics, transcriptomics, proteomics and metabolomics), originating from 14 different model or crop species. We have developed the concept of GreenCards for textbased retrieval of all data types in GabiPD (e.g. clones, genes, mutant lines). All data types point to a central Gene GreenCard, where gene information is integrated from genome projects or NCBI UniGene sets. The centralized Gene GreenCard allows visualizing ESTs aligned to annotated transcripts as well as displaying identified protein domains and gene structure. Moreover, GabiPD makes available interactive genetic maps from potato and barley, and protein 2DE gels from Arabidopsis thaliana and Brassica napus. Gene expression and metabolic-profiling data can be visualized through MapManWeb. By the integration of complex data in a framework of existing knowledge, GabiPD provides new insights and allows for new interpretations of the data.
Background: The development of bioinformatics databases, algorithms, and tools throughout the last years has lead to a highly distributedworld of bioinformatics services. Without adequatemanagement and development support, in silico researchers are hardly able to exploit the potential of building complex, specialized analysis processes from these services. The Semantic Web aims at thoroughly equipping individual data and services with machine-processable meta-information, while workflow systems support the construction of service compositions. However, even in this combination, in silico researchers currently would have to deal manually with the service interfaces, the adequacy of the semantic annotations, type incompatibilities, and the consistency of service compositions. Results: In this paper, we demonstrate by means of two examples how Semantic Web technology together with an adequate domain modelling frees in silico researchers from dealing with interfaces, types, and inconsistencies. In Bio-jETI, bioinformatics services can be graphically combined to complex services without worrying about details of their interfaces or about type mismatches of the composition. These issues are taken care of at the semantic level by Bio-jETI’s model checking and synthesis features. Whenever possible, they automatically resolve type mismatches in the considered service setting. Otherwise, they graphically indicate impossible/incorrect service combinations. In the latter case, the workflow developermay either modify his service composition using semantically similar services, or ask for help in developing the missing mediator that correctly bridges the detected type gap. Newly developed mediators should then be adequately annotated semantically, and added to the service library for later reuse in similar situations. Conclusion: We show the power of semantic annotations in an adequately modelled and semantically enabled domain setting. Using model checking and synthesis methods, users may orchestrate complex processes from a wealth of heterogeneous services without worrying about interfaces and (type) consistency. The success of this method strongly depends on a careful semantic annotation of the provided services and on its consequent exploitation for analysis, validation, and synthesis. We are convinced that these annotations will become standard, as they will become preconditions for the success and widespread use of (preferred) services in the Semantic Web
Injection of a mixture of HAuCl4 and cellulose dissolved in the ionic liquid (IL) 1-butyl-3-methylimidazolium chloride [Bmim]Cl into aqueous NaBH4 leads to colloidal gold nanoparticle/cellulose hybrid precipitates. This process is a model example for a very simple and generic approach towards (noble) metal/cellulose hybrids, which could find applications in sensing, sterile filtration, or as biomaterials.
Site directed mutagenesis of amino acid residues at the active site of mouse aldehyde oxidase AOX1
(2009)
Mouse aldehyde oxidase (mAOX1) forms a homodimer and belongs to the xanthine oxidase family of molybdoenzymes which are characterized by an essential equatorial sulfur ligand coordinated to the molybdenum atom. In general, mammalian AOs are characterized by broad substrate specificity and an yet obscure physiological function. To define the physiological substrates and the enzymatic characteristics of mAOX1, we established a system for the heterologous expression of the enzyme in Eschericia coli. The recombinant protein showed spectral features and a range of substrate specificity similar to the native protein purified from mouse liver. The EPR data of recombinant mAOX1 were similar to those of AO from rabbit liver, but differed from the homologous xanthine oxidoreductase enzymes. Site-directed mutagenesis of amino acids Val806, Met884 and Glu1265 at the active site resulted in a drastic decrease in the oxidation of aldehydes with no increase in the oxidation of purine substrates. The double mutant V806E/M884R and the single mutant E1265Q were catalytically inactive enzymes regardless of the aldehyde or purine substrates tested. Our results show that only Glu1265 is essential for the catalytic activity by initiating the base-catalyzed mechanism of substrate oxidation. In addition, it is concluded that the substrate specificity of molybdo-flavoenzymes is more complex and not only defined by the three characterized amino acids in the active site.
Background: Research concerning child's food intake have considered various influencing factors, for example parental feeding strategies, demographic and weight factors. At this time, however, there are few findings that explore these factors simultaneously. Accordingly, the aim of this study was to test a structural equation model regarding the associations between maternal feeding strategies and child's food intake. Methods: 556 mothers and their children between 1 and 10 years of age participated in this crosssectional study. Besides socio-demographic and weight data, the mothers were asked about their feeding strategies as well as their child's food intake. Results: The well-fitting model explained 73% of the variance in the child's consumption of healthy and 34% of unhealthy food. In addition to the effect of the mother's social status and the child's age, a rewarding and modeling feeding behavior significantly influenced the child's food intake. Conclusion: The results highlight the relevance of maternal feeding behavior on the child's food intake. In terms of preventing eating- or weight-related problems, the findings indicate the usefulness of training parents in explicit modeling behavior and avoiding food as a reward.
Background: In Arabidopsis thaliana, the family of cyclic nucleotide-gated channels (CNGCs) is composed of 20 members. Previous studies indicate that plant CNGCs are involved in the control of growth processes and responses to abiotic and biotic stresses. According to their proposed function as cation entry pathways these channels contribute to cellular cation homeostasis, including calcium and sodium, as well as to stress-related signal transduction. Here, we studied the expression patterns and regulation of CNGC19 and CNGC20, which constitute one of the five CNGC subfamilies. Results: GUS, GFP and luciferase reporter assays were used to study the expression of CNGC19 and CNGC20 genes from Arabidopsis thaliana in response to developmental cues and salt stress. CNGC19 and CNGC20 were differentially expressed in roots and shoots. The CNGC19 gene was predominantly active in roots already at early growth stages. Major expression was observed in the phloem. CNGC20 showed highest promoter activity in mesophyll cells surrounding the veins. Its expression increased during development and was maximal in mature and senescent leaves. Both genes were upregulated in the shoot in response to elevated NaCl but not mannitol concentrations. While in the root, CNGC19 did not respond to changes in the salt concentration, in the shoot it was strongly upregulated in the observed time frame (6-72 hours). Salt-induction of CNGC20 was also observed in the shoot, starting already one hour after stress treatment. It occurred with similar kinetics, irrespective of whether NaCl was applied to roots of intact plants or to the petiole of detached leaves. No differences in K and Na contents of the shoots were measured in homozygous T-DNA insertion lines for CNGC19 and CNGC20, respectively, which developed a growth phenotype in the presence of up to 75 mM NaCl similar to that of the wild type. Conclusion: Together, the results strongly suggest that both channels are involved in the salinity response of different cell types in the shoot. Upon salinity both genes are upregulated within hours. CNGC19 and CNGC20 could assist the plant to cope with toxic effects caused by salt stress, probably by contributing to a re-allocation of sodium within the plant.
Synonymous codon usage and variations in the level of isoaccepting tRNAs exert a powerful selective force on translation fidelity. We have developed an algorithm to evaluate the relative rate of translation which allows large-scale comparisons of the non-uniform translation rate on the protein biogenesis. Using the complete genomes of Escherichia coli and Bacillus subtilis we show that stretches of codons pairing to minor tRNAs form putative sites to locally attenuate translation; thereby the tendency is to cluster in near proximity whereas long contiguous stretches of slow-translating triplets are avoided. The presence of slow-translating segments positively correlates with the protein length irrespective of the protein abundance. The slow-translating clusters are predominantly located down-stream of the domain boundaries presumably to fine-tune translational accuracy with the folding fidelity of multidomain proteins. Translation attenuation patterns at highly structurally and functionally conserved domains are preserved across the species suggesting a concerted selective pressure on the codon selection and species-specific tRNA abundance in these regions.
With the increasing availability of observational data from different sources at a global level, joint analysis of these data is becoming especially attractive. For such an analysis – oftentimes with little prior knowledge about local and global interactions between the different observational variables at hand – an exploratory, data-driven analysis of the data may be of particular relevance. In the present work we used generalized additive models (GAM) in an exemplary study of spatio-temporal patterns in the tropospheric NO2-distribution derived from GOME satellite observations (1996 to 2001) at global scale. We focused on identifying correlations between NO2 and local wind fields, a quantity which is of particular interest in the analysis of spatio-temporal interactions. Formulating general functional, parametric relationships between the observed NO2 distribution and local wind fields, however, is difficult – if not impossible. So, rather than following a modelbased analysis testing the data for predefined hypotheses (assuming, for example, sinusoidal seasonal trends), we used a GAM with non-parametric model terms to learn this functional relationship between NO2 and wind directly from the data. The NO2 observations showed to be affected by winddominated processes over large areas. We estimated the extent of areas affected by specific NO2 emission sources, and were able to highlight likely atmospheric transport “pathways”. General temporal trends which were also part of our model – weekly, seasonal and linear changes – showed to be in good agreement with previous studies and alternative ways of analysing the time series. Overall, using a non-parametric model provided favorable means for a rapid inspection of this large spatio-temporal NO2 data set, with less bias than parametric approaches, and allowing to visualize dynamical processes of the NO2 distribution at a global scale.
The ability of an organism to survive depends on its capability to adapt to external conditions. In addition to metabolic versatility and efficient replication, reliable signal transduction is essential. As signaling systems are under permanent evolutionary pressure one may assume that their structure reflects certain functional properties. However, despite promising theoretical studies in recent years, the selective forces which shape signaling network topologies in general remain unclear. Here, we propose prevention of autoactivation as one possible evolutionary design principle. A generic framework for continuous kinetic models is used to derive topological implications of demanding a dynamically stable ground state in signaling systems. To this end graph theoretical methods are applied. The index of the underlying digraph is shown to be a key topological property which determines the so-called kinetic ground state (or off-state) robustness. The kinetic robustness depends solely on the composition of the subdigraph with the strongly connected components, which comprise all positive feedbacks in the network. The component with the highest index in the feedback family is shown to dominate the kinetic robustness of the whole network, whereas relative size and girth of these motifs are emphasized as important determinants of the component index. Moreover, depending on topological features, the maintenance of robustness differs when networks are faced with structural perturbations. This structural off-state robustness, defined as the average kinetic robustness of a network’s neighborhood, turns out to be useful since some structural features are neutral towards kinetic robustness, but show up to be supporting against structural perturbations. Among these are a low connectivity, a high divergence and a low path sum. All results are tested against real signaling networks obtained from databases. The analysis suggests that ground state robustness may serve as a rationale for some structural peculiarities found in intracellular signaling networks.
We propose two strategies to characterize organisms with respect to their metabolic capabilities. The first, investigative, strategy describes metabolic networks in terms of their capability to utilize different carbon sources, resulting in the concept of carbon utilization spectra. In the second, predictive, approach minimal nutrient combinations are predicted from the structure of the metabolic networks, resulting in a characteristic nutrient profile. Both strategies allow for a quantification of functional properties of metabolic networks, allowing to identify groups of organisms with similar functions. We investigate whether the functional description reflects the typical environments of the corresponding organisms by dividing all species into disjoint groups based on whether they are aerotolerant and/or photosynthetic. Despite differences in the underlying concepts, both measures display some common features. Closely related organisms often display a similar functional behavior and in both cases the functional measures appear to correlate with the considered classes of environments. Carbon utilization spectra and nutrient profiles are complementary approaches toward a functional classification of organism-wide metabolic networks. Both approaches contain different information and thus yield different clusterings, which are both different from the classical taxonomy of organisms. Our results indicate that a sophisticated combination of our approaches will allow for a quantitative description reflecting the lifestyles of organisms.
Background: The loss of photosynthesis has occurred often in eukaryotic evolution, even more than its acquisition, which occurred at least nine times independently and which generated the evolution of the supergroups Archaeplastida, Rhizaria, Chromalveolata and Excavata. This secondary loss of autotrophic capability is essential to explain the evolution of eukaryotes and the high diversity of protists, which has been severely underestimated until recently. However, the ecological and evolutionary scenarios behind this evolutionary ‘‘step back’’ are still largely unknown. Methodology/Principal Findings: Using a dynamic model of heterotrophic and mixotrophic flagellates and two types of prey, large bacteria and ultramicrobacteria, we examine the influence of DOC concentration, mixotroph’s photosynthetic growth rate, and external limitations of photosynthesis on the coexistence of both types of flagellates. Our key premises are: large bacteria grow faster than small ones at high DOC concentrations, and vice versa; and heterotrophic flagellates are more efficient than the mixotrophs grazing small bacteria (both empirically supported). We show that differential efficiency in bacteria grazing, which strongly depends on cell size, is a key factor to explain the loss of photosynthesis in mixotrophs (which combine photosynthesis and bacterivory) leading to purely heterotrophic lineages. Further, we show in what conditions an heterotroph mutant can coexist, or even out-compete, its mixotrophic ancestor, suggesting that bacterivory and cell size reduction may have been major triggers for the diversification of eukaryotes. Conclusions/Significance: Our results suggest that, provided the mixotroph’s photosynthetic advantage is not too large, the (small) heterotroph will also dominate in nutrient-poor environments and will readily invade a community of mixotrophs and bacteria, due to its higher efficiency exploiting the ultramicrobacteria. As carbon-limited conditions were presumably widespread throughout Earth history, such a scenario may explain the numerous transitions from phototrophy to mixotrophy and further to heterotrophy within virtually all major algal lineages. We challenge prevailing concepts that affiliated the evolution of phagotrophy with eutrophic or strongly light-limited environments only.
Human information processing depends critically on continuous predictions about upcoming events, but the temporal convergence of expectancy-based top-down and input-driven bottom-up streams is poorly understood. We show that, during reading, event-related potentials differ between exposure to highly predictable and unpredictable words no later than 90 ms after visual input. This result suggests an extremely rapid comparison of expected and incoming visual information and gives an upper temporal bound for theories of top-down and bottom-up interactions in object recognition.
ChlamyCyc : an integrative systems biology database and web-portal for Chlamydomonas reinhardtii
(2009)
Background: The unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii is an important eukaryotic model organism for the study of photosynthesis and plant growth. In the era of modern highthroughput technologies there is an imperative need to integrate large-scale data sets from highthroughput experimental techniques using computational methods and database resources to provide comprehensive information about the molecular and cellular organization of a single organism. Results: In the framework of the German Systems Biology initiative GoFORSYS, a pathway database and web-portal for Chlamydomonas (ChlamyCyc) was established, which currently features about 250 metabolic pathways with associated genes, enzymes, and compound information. ChlamyCyc was assembled using an integrative approach combining the recently published genome sequence, bioinformatics methods, and experimental data from metabolomics and proteomics experiments. We analyzed and integrated a combination of primary and secondary database resources, such as existing genome annotations from JGI, EST collections, orthology information, and MapMan classification. Conclusion: ChlamyCyc provides a curated and integrated systems biology repository that will enable and assist in systematic studies of fundamental cellular processes in Chlamydomonas. The ChlamyCyc database and web-portal is freely available under http://chlamycyc.mpimp-golm.mpg.de.
For three small, mountainous catchments in Germany two medium-range forecast systems are compared that predict precipitation for up to 5 days in advance. One system is composed of the global German weather service (DWD) model, GME, which is dynamically downscaled using the COSMO-EU regional model. The other system is an empirical (expanded) downscaling of the ECMWF model IFS. Forecasts are verified against multi-year daily observations, by applying standard skill scores to events of specified intensity. All event classes are skillfully predicted by the empirical system for up to five days lead time. For the available prediction range of one to two days it is superior to the dynamical system.
Spatial patterns as well as temporal dynamics of soil moisture have a major influence on runoff generation. The investigation of these dynamics and patterns can thus yield valuable information on hydrological processes, especially in data scarce or previously ungauged catchments. The combination of spatially scarce but temporally high resolution soil moisture profiles with episodic and thus temporally scarce moisture profiles at additional locations provides information on spatial as well as temporal patterns of soil moisture at the hillslope transect scale. This approach is better suited to difficult terrain (dense forest, steep slopes) than geophysical techniques and at the same time less cost-intensive than a high resolution grid of continuously measuring sensors. Rainfall simulation experiments with dye tracers while continuously monitoring soil moisture response allows for visualization of flow processes in the unsaturated zone at these locations. Data was analyzed at different spacio-temporal scales using various graphical methods, such as space-time colour maps (for the event and plot scale) and binary indicator maps (for the long-term and hillslope scale). Annual dynamics of soil moisture and decimeterscale variability were also investigated. The proposed approach proved to be successful in the investigation of flow processes in the unsaturated zone and showed the importance of preferential flow in the Malalcahuello Catchment, a datascarce catchment in the Andes of Southern Chile. Fast response times of stream flow indicate that preferential flow observed at the plot scale might also be of importance at the hillslope or catchment scale. Flow patterns were highly variable in space but persistent in time. The most likely explanation for preferential flow in this catchment is a combination of hydrophobicity, small scale heterogeneity in rainfall due to redistribution in the canopy and strong gradients in unsaturated conductivities leading to self-reinforcing flow paths.
Background: Mitochondrial genomes are a valuable source of data for analysing phylogenetic relationships. Besides sequence information, mitochondrial gene order may add phylogenetically useful information, too. Sipuncula are unsegmented marine worms, traditionally placed in their own phylum. Recent molecular and morphological findings suggest a close affinity to the segmented Annelida. Results: The first complete mitochondrial genome of a member of Sipuncula, Sipunculus nudus, is presented. All 37 genes characteristic for metazoan mtDNA were detected and are encoded on the same strand. The mitochondrial gene order (protein-coding and ribosomal RNA genes) resembles that of annelids, but shows several derivations so far found only in Sipuncula. Sequence based phylogenetic analysis of mitochondrial protein-coding genes results in significant bootstrap support for Annelida sensu lato, combining Annelida together with Sipuncula, Echiura, Pogonophora and Myzostomida. Conclusion: The mitochondrial sequence data support a close relationship of Annelida and Sipuncula. Also the most parsimonious explanation of changes in gene order favours a derivation from the annelid gene order. These results complement findings from recent phylogenetic analyses of nuclear encoded genes as well as a report of a segmental neural patterning in Sipuncula.
Background: Phylogenomic analyses recently became popular to address questions about deep metazoan phylogeny. Ribosomal proteins (RP) dominate many of these analyses or are, in some cases, the only genes included. Despite initial hopes, hylogenomic analyses including tens to hundreds of genes still fail to robustly place many bilaterian taxa. Results: Using the phylogenetic position of myzostomids as an example, we show that phylogenies derived from RP genes and mitochondrial genes produce incongruent results. Whereas the former support a position within a clade of platyzoan taxa, mitochondrial data recovers an annelid affinity, which is strongly supported by the gene order data and is congruent with morphology. Using hypothesis testing, our RP data significantly rejects the annelids affinity, whereas a platyzoan relationship is significantly rejected by the mitochondrial data. Conclusion: We conclude (i) that reliance of a set of markers belonging to a single class of macromolecular complexes might bias the analysis, and (ii) that concatenation of all available data might introduce conflicting signal into phylogenetic analyses. We therefore strongly recommend testing for data incongruence in phylogenomic analyses. Furthermore, judging all available data, we consider the annelid affinity hypothesis more plausible than a possible platyzoan affinity for myzostomids, and suspect long branch attraction is influencing the RP data. However, this hypothesis needs further confirmation by future analyses.
Der vorliegende Beitrag beschäftigt sich mit der wirtschaftlichen Entwicklung Georgiens in den letzten Jahren, insbesondere mit den Auswirkungen des Augustkrieges auf die makroökonomischen Indikatoren. Untersucht werden die Entwicklung der Einnahmen- und Ausgabenseite des Staatshaushaltes sowie der Anteil der einzelnen Steuern am Bruttoinlandsprodukt. Es werden die Tendenzen der Entwicklung am Finanz- und Kapitalmarktes aufgezeigt und die möglichen Auswirkungen der Weltfinanzkrise dargelegt. Analysiert werden des Weiteren die Konsequenzen der monetären Politik auf den Devisenmarkt und die Aggregate der Geldmasse. Behandelt werden hernach die Wechselkursentwicklung der nationalen Währung (GEL) und die Gefahren für die Stabilität des Bankensektors.
Sehend werden
(2009)
rezensiertes Werk: Sich aussetzen : das Wort ergreifen ; Texte und Bilder zum 80. Geburtstag von Christa Wolf / hrsg. von Therese Hörnigk im Auftr. des Literaturforums im Brecht-Haus und in Zusammenarbeit mit der Stiftung Preußische Seehandlung. - Göttingen : Wallstein-Verl., 2009. - 192 S. : Ill. ISBN 978-3-8353-0481-9
Background: Very recently a gene marker panel that allows the mutational analysis of APC, CTNNB1, B-RAF and K-RAS was conceived. The aim of the present study was to use the 4-gene marker panel covering the Wnt and Ras-Raf-MEK-MAPK signalling pathways to determine the percentage of sporadic colorectal carcinomas (CRC) carrying at least one of the four above-mentioned genes in a mutated form alone and/or in combination with microsatellite instability (MSI) and to compare the sensitivity of the gene marker panel used in this study with that of gene marker panels previously reported in the scientific literature. Methods: CTNNB1 and B-RAF were screened by PCR-single-strand conformation polymorphism analysis and K-RAS gene mutations by restriction fragment length polymorphism analysis. For the mutational analysis of the APC gene mutation cluster region (codons 1243–1567) direct DNA sequencing was performed. The U.S. National Cancer Institute microsatellite panel (BAT25, BAT26, D2S123, D5S346 and D17S250) was used for MSI analysis. Results: It could be shown that about 80% of early stage CRC (UICC stages I and II) and over 90% of CRC in the UICC stage IV carried at least one mutated gene and/or showed MSI. No significant increase in the gene mutation frequencies could be determined when comparing tumours in the UICC stage I with those in UICC stage IV. Conclusions: When compared with previously published gene marker panels the 4-gene marker panel used in the present study shows an excellent performance, allowing to detect genetic alterations in 80–90% of human sporadic CRC samples analyzed.
Heterocyclic aromatic amines (HCAs) are formed in meat cooked at high temperatures for a long time or over an open flame. In this context 2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo[4,5-b]pyridine (PhIP), the most abundant HCA in cooked meat, has been suggested to be involved in colon and prostate carcinogenesis. In the latter case it has been reported that: (1) roughly 50% of Fischer F344 male rats treated with PhIP develop carcinomas in the ventral prostate lobe at 1 year of age; (2) inflammation precedes prostatic intraepithelial neoplasia in PhIP-fed rats; (3) inflammation specifically occurs in the ventral prostate lobe of PhIP-fed rats. To test whether PhIP by itself leads to inflammation in the colon and whether a human-relevant concentration of PhIP is able to induce preneoplastic lesions in the colon, male F344 rats were fed 0.1 or 100 ppm PhIP for up to 10 months and thereafter the colon tissue was analyzed histochemically. In none of the experimental groups signs of acute or chronic colonic inflammation were observed. 0.1 ppm PhIP leads to the development of hyperplastic and dysplastic lesions in the colon of single animals, but the incidence of these lesions does not reach a statistical significance. In contrast, in rats fed 100 ppm PhIP for 10 months hyperplastic and dysplastic colonic lesions were induced in a statistically significant number of animals. It is concluded that: (1) the induction of preneoplastic lesions in rat colon by PhIP is not preceded or accompanied by an inflammatory process; (2) a human-relevant concentration of PhIP alone is not sufficient to initiate colon carcinogenesis in rats.
From the dichloromethane-methanol (1:1) extract of the seed pods of Derris trifoliata, a new flavanone derivative (S)-lupinifolin 4´-methyl ether was isolated. In addition, the known flavonoids lupinifolin and rotenone were identified. The structures were determined on the basis of spectroscopic evidence. Lupinfolin showed moderate in vitro antiplasmodial activity against the D6 (chloroquine-sensitive) and W2 (chloroquineresistant) strains of Plasmodium falciparum. The different parts of this plant showed larvicidal activities against Aedes aegypti and rotenoids were identified as the active principles.
From the seedpods of Tephrosia elata, a new β-hydroxydihydrochalcone named (S)-elatadihydrochalcone was isolated. In addition, the known flavonoids obovatachalcone, obovatin, obovatin methyl ether and deguelin were identified. The structures were determined on the basis of spectroscopic evidence. The crude extract and the flavonoids obtained from the seedpods of this plant showed antiplasmodial activities. The literature NMR data on β-hydroxydihydrochalcones is reviewed and the identity of some of the compounds assigned β-hydroxydihydrochalcone skeleton is questioned.
Source, topography and excitatory effects of GABAergic innervation in cockroach salivary glands
(2009)
Cockroach salivary glands are innervated by dopaminergic and serotonergic neurons. Both transmitters elicit saliva secretion. We studied the distribution pattern of neurons containing gamma-aminobutyric acid ( GABA) and their physiological role. Immunofluorescence revealed a GABA-immunoreactive axon that originates within the subesophageal ganglion at the salivary neuron 2 (SN2) and this extends within the salivary duct nerve towards the salivary gland. GABA-positive fibers form a network on most acinar lobules and a dense plexus in the interior of a minor fraction of acinar lobules. Co-staining with anti-synapsin revealed that some putative GABAergic terminals seem to make pre-synaptic contacts with GABA-negative release sites. Many putative GABAergic release sites are at some distance from other synapses and at distance from the acinar tissue. Intracellular recordings from isolated salivary glands have revealed that GABA does not affect the basolateral membrane potential of the acinar cells directly. When applied during salivary duct nerve stimulation, GABA enhances the electrical response of the acinar cells and increases the rates of fluid and protein secretion. The effect on electrical cell responses is mimicked by the GABA(B) receptor agonists baclofen and SKF97541, and blocked by the GABAB receptor antagonists CGP52432 and CGP54626. These findings indicate that GABA has a modulatory role in the control of salivation, acting presynaptically on serotonergic and/or dopaminergic neurotransmission.
Der Streifenkiwi (Apteryx mantelli) kommt im Freiland nur auf der Nordinsel Neuseelands vor. Aufgrund des gefährdeten Bestands ist eine sich selbst erhaltene Zoopopulation wichtig. Kenntnisse des Verhaltens helfen, die Ansprüche der Tiere zu verstehen. Zudem können sie darüber Auskunft geben, inwiefern das Wohlbefinden eines Tieres gegeben ist. Durch die Untersuchung der Brutaktivität sollte ein Überblick über den allgemeinen Verlauf der Brut gegeben und Aktivitätsmuster für den Berliner Hahn erarbeitet werden, um den Verlauf zukünftiger Bruten einschätzen und eventuell positiv beeinflussen zu können. Dazu kamen die Untersuchung der täglichen Aktivität einer Henne sowie Beobachtungen des Verhaltens der Tiere. Diese dienten der Bestandsaufnahme der gezeigten Verhaltensweisen und sollten zusammen mit der Aktivität die Grundlage zur Einschätzung bilden, ob die Ansprüche der Kiwis im Zoo Berlin erfüllt werden, und Hinweise zur Verbesserung der Haltung geben. Die Brutaktivität des Hahnes konnte über drei Brutperioden hinweg detailliert dargestellt werden und zeigte, dass nicht nur innerhalb der Art sondern bei einem einzigen Tier unter ähnlichen Bedingungen die Variabilität so groß sein kann, dass sie für Vorhersagen über den Erfolg einer Brut nicht geeignet ist. Im Zusammenhang mit der Aktivität der Henne ließen sich keine Auffälligkeiten erkennen, die auf eine allgemeine Störung der Tiere schließen lassen oder für eine Beeinträchtigung der Brut verantwortlich gemacht werden könnten. Soweit aus den Beobachtungen im Freiland geschlossen werden kann, scheinen die Kiwis im Zoo ein weitgehend natürliches Verhalten zu zeigen. Die Haltungsbedingungen scheinen den Ansprüchen der Tiere zu entsprechen. Es ließen sich nur bedingt Strategien entwickeln, um die Bedingungen für die Brut und damit für die Nachzucht zu verbessern, da sich die Aktivität des Hahnes während der Brut von Jahr zu Jahr als unerwartet variabel erwies. Für ein weiteres Verständnis des Brutverhaltens und eine mögliche Verbesserung der Bedingungen wäre eine Untersuchung zum Einfluss verschiedener Umweltfaktoren auf die Brutaktivität des Hahnes wünschenswert.
Über die Autoren
(2009)
Mit Blick auf die schwierige bibliographische Erfassung des Humboldtschen Œuvres sind die Bibliographien zu den selbständigen sowie den unselbständigen Schriften - das eine als Buch, das andere als Online-Datenbank - unersetzliche Hilfsmittel in der Alexander-von-Humboldt-Forschung. Bisher noch nicht erschlossen wurde die Verfügbarkeit digitaler Humboldt-Faksimile im Netz, wozu diese Arbeit einen ersten Beitrag leisten will. Ausgehend von der Systematik der Bibliographie von Fiedler/Leitner werden hier nach jetzigem Kenntnisstand 140 selbständig erschienene Schriften bibliographisch erfasst, wobei die Verfasser das Projekt in Zukunft auf der seit Juni 2009 aktiven Informationsplattform avhumboldt.de - Alexander von Humboldt Informationen online weiterführen und als digitalen Zugang zu den Texten des Mannes aufbereiten wollen, dem es stets daran gelegen war, mit seinem Werk zu einer Demokratisierung des Wissens beizutragen.
Eingangs wird der Klassizismus vorgestellt, wie er von seinem Protagonisten Johann Joachim Winckelmann, des "Begründer[s] der Klassischen Archäologie und der aus ihr später entstandenen Wissenschaft der Kunstgeschichte" (A. H. Borbein), aber auch von Christian Gottlieb Heyne vermittelt wurde. Heynes Göttinger archäologische Vorlesungen, das wurde bisher kaum beachtet, hörten die Brüder Humboldt. Dies führt - angesichts der Vorrangstellung der Plastik in der Antike - zu den auf den Seiten der "Pittoreske[n] Ansichten" der Vues de Cordillères genannten, ästhetische Maßstäbe setzenden "Meisterwerken des Praxiteles und Lysippos". Anhand einiger mexikanischer Tafeln und der in den Anmerkungen Humboldts bisher nicht herangezogenen Literatur sowie deren Abbildungen wird das vergleichende Sehen, einerseits als zugleich abstufendes andererseits als wegweisendes vorgeführt.
Mediante obras como el las Tablas geográfico-políticas sobre la Nueva España, Ensayo político sobre el reino de la Nueva España, Vistas de las Cordilleras y algunas otras, A. von Humboldt no sólo contribuyó al conocimiento de México por gente de otros países sino también a la reflexión de los propios mexicanos sobre su historia, sociedad, cultura y grado de riqueza. De estos temas de reflexión el más continuo han sido los relacionados con la historia, la sociedad y la riqueza. Sin embargo, un texto como Vistas de las Cordilleras estimuló los estudios culturales, si bien en secuencias distintas que las que muestra la historia de la recepción del Ensayo.
En este documento se contrastan las observaciones de Humboldt acerca de los Incas en el Norte del actual Perú, en particular la Sierra de Piura, con las recientes investigaciones arqueológicas. Antes del tiempo de los Incas, la región fue habitada por grupos amazónicos que fueron los ancestros de los Jívaros, a cuyos descendientes Humboldt conoció en Tomependa en 1802, cerca al Amazonas. Por ello, también se realiza un balance de las investigaciones arqueológicas acerca de los Jívaros. Los planteamientos de Humboldt acerca de la Arquitectura Inca, su tipología de asentamientos, y su secuencia constructiva de la red de centros y caminos han sido evaluados mediante las recientes investigaciones arqueológicas y nos permiten plantear la vigencia de sus ideas y considerarlo como el fundador de la Arqueología científica en América. Finalmente se propone la revaloración de los sitios Inca y tramos de camino que él observó en 1802 y la creación de la Ruta de Humboldt.
„Es, sin duda, un ecuatoriano ilustre, no obstante su origen alemán y su naturaleza universal.“ So lautet die Aussage eines ecuadorianischen Akademikers über Alexander von Humboldt. Eine Aussage, die sich freilich nur erklären lässt, wenn die Rezeption des deutschen Universalgelehrten im Zusammenhang mit dem ecuadorianischen Nationsbildungsprozess kritisch betrachtet wird. Der Artikel greift diesen Ansatz auf und untersucht den direkten und indirekten Einfluss des Naturforschers auf den diskursiven Prozess, in dem der nationale Raum wissenschaftlich, visuell und literarisch bearbeitet wurde. Illustriert wird dies anhand des geographischen Werkes von Manuel Villavicencio (1804-1871) und des Werks des Malers Juan Augustín Guerrero (1818-1886). Gegenstand der Analyse wird schliesslich auch, wie durch das Humboldt-Bild einige zentrale Aspekte der „offiziellen“ nationalen Identität gestützt werden konnten. Aufzeigen lässt sich dies im Humboldt-Bild, das im Zeitraum zwischen den Gedenkfeierlichkeiten 1959 und 1969 entworfen worden war.
El siguiente artículo analiza críticamente la obra sobre Alexander von Humboldt en Venezuela. El texto está dividido en cinco capítulos que desmenuzan algunos de los problemas fundamentales encontrados: la ausencia de análisis crítico al legado escrito del gran viajero, confusión entre paisajes subocupados y vírgenes, desdén por las descripciones urbanas y en particular por la obra de varios misioneros sobre los territorios amazónicos y guayaneses anteriores a Humboldt. No olvidamos la supuesta gran amistad entre Humboldt y Simón Bolívar, sobre la que se ha forjado un famoso diálogo y hasta un ascenso al Vesuvio sin ningún tipo de prueba escrita alguna.
La recepción de la obra de Alexander von Humboldt ha sido de tal magnitud en Venezuela que lo ha elevado a la categoría de héroe. Más que ninguna otra, la obra Viaje a las Regiones Equinocciales del Nuevo Continente es la que ha cimentado la admiración por el gran viajero. Un éxtasis cuya expresión escrita se revela en un centenar de obras. Otra base fundamental del culto a Humboldt tiene que ver con su supuesta amistad con Simón Bolívar. La notable acogida de Humboldt tiene, asimismo, variadísimas expresiones en la toponimia, pues su nombre está presente en accidentes naturales, colegios, universidades, avenidas, calles, parques, medios impresos e instituciones a lo largo y ancho de la geografía física y humana venezolanas.
Der fünfteilige Aufsatz zeigt zunächst Ähnlichkeiten zwischen Humboldts Weltbild und dem Weltbild der Pythagoreer auf und untersucht Humboldts Naturbegriff, der beides umfasst: Die natura naturans und die natura naturata. Zahlen sind Mächte des Kosmos. Sie treten insbesondere in der ‚einzig entscheidenden Methode‘ auf, der Methode der Mittelwerte. Diese ermöglicht, das Gesetz zu erkennen, das der Änderung variabler Größen zugrunde liegt. Beispiele bieten die Arithmetica botanica und der Erdmagnetismus. Abschließend wird gezeigt, wie Humboldt die drei möglichen Weltzugänge Denken, Handeln, Anschauen im Begriff Wissen miteinander verband.
Vorwort
(2009)
Alexander von Humboldt (1769-1859), quien en su espectacular carta escrita en junio de 1829 desde Siberia y dirigida a su hermano Wilhelm rechazara contundentemente el cargo de director del hoy llamado Altes Museum en la isla de los Museos, nunca permitió que le encadenaran a institución alguna. Tanto su pensamiento como su escritura que se desarrollaron a lo largo de tres décadas y acompañaron el quehacer de tres generaciones de científicos, se alimentaban de sus viajes que le permitieron crear una ciencia desde el movimiento y en constante movilidad. En cuanto a la historia, no le interesaba lo acumulado, sino lo acomodado. La ciencia humboldtiana, fundada tanto empírica- como éticamente, desenvolvió una nueva forma de comprender el sistema “tierra” sobre la base de una lógica relacional: todo es acción recíproca. La presente contribución dilucida el devenir histórico del pensamiento de Humboldt, pone de relieve sus mundos de lectura, sus mundos cartográficos y sus mundos de la lengua en el contexto de la globalización acelerada y asimismo plantea los retos y desafíos de una ciencia de la vida humboldtiana en el siglo XXI.
Inhalt:
- Frank Holl: Vorwort / Prefacio
- Ottmar Ette: Entre mundos - vías de Alexander von Humboldt hacia la conciencia universal
- Eberhard Knobloch: Alexander von Humboldts Weltbild
- José Ángel Rodríguez: El culto a Humboldt en Venezuela
- Christian Durisch Acosta: Die Humboldt-Rezeption in Ecuador - ein kulturgeschichtlicher Beitrag zum ecuadorianischen Nationsbildungsprozess
- César W. Astuhuamán Gonzáles: Incas, Jívaros y la obra de Humboldt Vues des Cordillères
- José Enrique Covarrubias: La recepción de la figura y obra de Humboldt en México 1821-2000
- Helga von Kügelgen: Klassizismus und vergleichendes Sehen in den Vues des Cordillères
- Hector Pérez Brignoli: Alexander von Humboldt en Centroamérica y en el Río de la Plata
- Tobias Kraft und Katharina Einert: Das ganze Werk in einem Netz? Bibliographie online verfügbarer Alexander-von-Humboldt-Digitalisate
In der vorliegenden Arbeit analysiert Maciej Chinalski den Regional Governance Ansatz und seine praktische Umsetzung in den Europäischen Grenzregionen zwischen Deutschland und Polen (Oder-Partnerschaft) sowie im Vierländereck von Österreich, Ungarn, Tschechien und Slowakei (Centrope-Region). Regional Governance gilt als eine Kooperationsform unterschiedlicher regionaler Akteure, die nach neuen Synergien suchen, um ihre Zusammenarbeit voranzutreiben. Eine Region wird dabei als Raum verstärkter Interaktionen zwischen Staat, Zivilgesellschaft und Wirtschaft verstanden.
Zur Bewältigung der drängenden Fragen der heutigen Zeit wird von den politischen Verantwortungsträgern ein klares und nachvollziehbares Konzept und Vorgehen eingefordert. Der Ruf nach einer strategischen nicht nur taktischen Ausrichtung der politischen Planung und Steuerung wird laut. Die Restriktionen der politischen Rationalität können nicht als Hinderungsgrund für die stärkere Strategieausprägung von Regierungspolitik angesehen werden, vielmehr ist der Strategiefaktor in der Politik auszubauen. Die vorliegende Arbeit stellt die Balanced Scorecard (BSC) als strategisches Managementinstrument zur Verbesserung der strategischen Planung und Steuerung der Vorhaben einer Landesregierung an der Schnittstelle zwischen Landesregierung und Ministerialverwaltung in den Fokus der Betrachtung. Entscheidend für die Anwendung eines für die Privatwirtschaft entwickelten Instruments ist dessen Anpassbarkeit an spezifische Kriterien, die sich im Kontext einer Landesregierung und deren -verwaltung ergeben. Diese qualitativen Kriterien werden mithilfe einer Matrix ermittelt. In dieser stehen sich die essenziellen Funktionen einer BSC und die Herausforderungen der BSC im Kontext einer Landesregierung gegenüber. Der empirische Teil der Arbeit stellt die BSC-Bestrebungen des Landes Brandenburg vor und analysiert diese anhand der abgeleiteten qualitativen Kriterien. Im Ergebnis der Fallstudie stellt sich vor allem die Führungsunterstützung als der erfolgsentscheidende Faktor der BSC-Konzeption und -Implementierung innerhalb der Landesregierung Brandenburg heraus. Daneben sind die Formulierung und Ableitung klarer Strategien und Ziele durch die Regierenden, die Beachtung personeller Aspekte sowie eine ausgefeilte Projektorganisation von entscheidender Bedeutung für den Erfolg der BSC.
„Protokolle oder Porträts?“ ist eine Genre-Frage, die sich bei Maxie Wanders „Guten Morgen, du Schöne“ angesichts des Untertitels der DDR-Ausgaben, „Protokolle nach Tonband“, nicht auf Anhieb stellt. Dass es sich trotz des anders lautenden Paratextes bei den 19 Frauengeschichten um Porträts handelt, belegt diese Magisterarbeit insbesondere durch die Rekonstruktion der Arbeitsweise der Autorin (II.2.2) und die Analyse der Übergänge zwischen Fiktionalem und Dokumentarischem in den Porträts „Petra“, „Lena“ und „Ruth“ (III.). Neben diesem textzentrierten Zugang wird auch der historische Kontext, in dem das Buch 1977 in der DDR, 1978 in der BRD erschien, beleuchtet. Wie wichtig ein kritischer Umgang mit der Lizenzausgabe „Guten Morgen, du Schöne. Frauen in der DDR. Protokolle. Mit einem Vorwort von Christa Wolf“ ist, zeigt die Analyse der ersten und zweiten DDR-Ausgabe im Vergleich mit der ersten, von Maxie Wander nicht-autorisierten, BRD-Lizenzausgabe, die zudem neue Hintergründe zur Entstehung und Publikation von „Guten Morgen, du Schöne“ offenlegt (II.3). Die – durch die Genre-Bezeichnung im Untertitel beeinflusste – Abwertung des Werkes in der BRD als „Dokumentarliteratur“ wird durch einen Forschungsüberblick zum Thema Dokumentarliteratur innerhalb der Bundesrepublik und – erstmals ausführlich – innerhalb der DDR verdeutlicht. Es treten gravierende Unterschiede in der Beurteilung von Dokumentarliteratur zutage. Indem „Guten Morgen, du Schöne“ in der Bundesrepublik in den Diskurs der „Frauenliteratur“ eingeordnet wird, wird es nochmals stigmatisiert (IV.). Ziel der Arbeit ist eine Aufwertung des Werkes „Guten Morgen, du Schöne“ und deren Autorin – nicht Herausgeberin – Maxie Wander. Die zentrale These, dass das Buch stark bearbeitet und fiktionalisiert worden ist, konnte durch Archivarbeit, Korrespondenzen mit der Nachlassverwalterin Maxie Wanders, Susanne Wander, und mit dem damaligen stellvertretenden Verlagsdirektor und Cheflektor des Buchverlags Der Morgen, Heinfried Henniger, sowie Arbeit mit Dokumenten aus Maxie Wanders Nachlass belegt werden.
Öffentlich-private Partnerschaften oder Public Private Partnerships (PPP) werden seit Mitte der Neunziger Jahre des letzten Jahrhunderts in allen westeuropäischen Ländern umgesetzt. Dieses Modell der alternativen Leistungserbringung wurde mit erstaunlicher Geschwindigkeit, sektorenübergreifend und flächendeckend implementiert. Verschiedene Autoren haben den Ansatz der Netzwerk-Gesellschaft mit der Entstehung des Phänomens PPP in Verbindung gebracht. An diesem Punkt setzt diese Arbeit an: Es wird untersucht, ob Policy-Netzwerke in der Europäischen Union existierten, die die Entwicklung der staatlichen Leistungserbringung zu Public Private Partnerships forciert haben, bzw. das Thema PPP auf die Agenda setzten und weitergehend wer die relevanten Akteure sind, in welcher Konstellation diese stehen und wie sie vernetzt sind. Wenn ein derartiges Policy-Netzwerk auf europäischer Ebene existieren sollte, soll des Weiteren analysiert werden, um was für eine Art von Policy-Netzwerk es sich nach der Policy-Netzwerk-Typologie handelt. Abschließend werden die Implikationen und Effekte dieses Netzwerkes in Hinblick auf faire Zugangsmöglichkeiten, Transparenz und Wirtschaftlichkeit von Public Private Partnerships erörtert.
Das homotrimere Tailspikeadhäsin des Bakteriophagen P22 ist ein etabliertes Modellsystem, dessen Faltung, Assemblierung und Stabilität in vivo und in vitro umfassend charakterisiert ist. Das zentrale Strukturmotiv des Proteins ist eine parallele beta-Helix mit 13 Windungen, die von einer N‑terminalen Kapsidbindedomäne und einer C‑terminalen Trimerisierungsdomäne flankiert wird. Jede Windung beinhaltet drei kurze beta-Stränge, die durch turns und loops unterschiedlicher Länge verbunden sind. Durch den sich strukturell wiederholenden, spulenförmigen Aufbau formen beta-Stränge benachbarter Windungen elongierte beta-Faltblätter. Das Lumen der beta-Helix beinhaltet größtenteils hydrophobe Seitenketten, welche linear und sehr regelmäßig entlang der Längsachse gestapelt sind. Eine hoch repetitive Struktur, ausgedehnte beta-Faltblätter und die regelmäßige Anordnung von ähnlichen oder identischen Seitenketten entlang der beta-Faltblattachse sind ebenfalls typische Kennzeichen von Amyloidfibrillen, die bei Proteinfaltungskrankheiten wie Alzheimer, der Creutzfeld-Jakob-Krankheit, Chorea Huntington und Typ-II-Diabetes gebildet werden. Es wird vermutet, dass die hohe Stabilität des Tailspikeproteins und auch die der Amyloidfibrille durch Seitenkettenstapelung, einem geordneten Netzwerk von Wasserstoffbrückenbindungen und den rigiden, oligomeren Verbund bedingt ist. Um den Einfluss der Seitenkettenstapelung auf die Stabilität, Faltung und Struktur des P22 Tailspikeproteins zu untersuchen, wurden sieben Valine in einem im Lumen der beta-Helix begrabenen Seitenkettenstapel gegen das kleinere und weniger hydrophobe Alanin und das voluminösere Leucin substituiert. Der Einfluss der Mutationen wurde anhand zweier Tailspikevarianten, dem trimeren, N‑terminal verkürzten TSPdeltaN‑Konstrukt und der monomeren, isolierten beta-Helix Domäne analysiert. Generell wurde in den Experimenten deutlich, dass Mutationen zu Alanin stärkere Effekte auslösen als Mutationen zu Leucin. Die dichte und hydrophobe Packung im Kern der beta-Helix bildet somit die Basis für Stabilität und Faltung des Proteins. Anhand hoch aufgelöster Kristallstrukturen jeweils zweier Alanin‑ und Leucin‑Mutanten konnte verdeutlicht werden, dass das Strukturmotiv der parallelen beta-Helix stark formbar ist und mutationsbedingte Änderungen des Seitenkettenvolumens durch kleine und lokale Verschiebung der Haupt‑ und Seitenketten ausgeglichen werden, sodass mögliche Kavitäten gefüllt und sterische Spannung abgebaut werden können. Viele Mutanten zeigten in vivo und in vitro einen temperatursensitiven Faltungsphänotyp (temperature sensitive for folding, tsf), d.h. bei Temperaturerhöhung waren die Ausbeuten des N‑terminal verkürzten Trimers im Vergleich zum Wildtyp deutlich verringert. Weiterführende Experimente zeigten, dass der tsf‑Phänotyp durch die Beeinflussung unterschiedlicher Stadien des Reifungsprozesses oder auch durch die Verminderung der kinetischen Stabilität des nativen Trimers ausgelöst wurde. Durch Untersuchungen am vollständigen und am N‑terminal verkürzten Wildtypprotein wurde gezeigt, dass die Entfaltungsreaktion des Tailspiketrimers komplex ist. Die Verläufe der Kinetiken folgen zwar einem apparenten Zweizustandsverhalten, jedoch sind bei Darstellung der Entfaltungsäste im Chevronplot die Abhängigkeiten der Geschwindigkeitskonstanten vom Denaturierungsmittel nicht linear, sondern in unterschiedliche Richtungen gewölbt. Dieses Verhalten könnte durch ein hoch energetisches Entfaltungsintermediat, einen breiten Übergangsbereich oder parallele Entfaltungswege hervorgerufen sein. Mit Hilfe der monomeren, isolierten beta-Helix Domäne, bei der die N‑terminale Capsidbindedomäne und die C‑terminale Trimerisierungsdomäne deletiert sind und welche als unabhängige Faltungseinheit fungiert, wurde gezeigt, dass alle Mutanten im Harnstoff‑induzierten Gleichgewicht analog zum Wildtypprotein einem Zweizustandsverhalten mit vergleichbaren Kooperativitäten folgen. Die konformationellen Stabilitäten von in der beta-Helix zentral gelegenen Alanin‑ und Leucin‑Mutanten sind stark vermindert, während Mutationen in äußeren Bereichen der Domäne keinen Einfluss auf die Stabilität der beta-Helix haben. Bei Verlängerung der Inkubationszeiten der Gleichgewichtsexperimente konnte die langsame Bildung von Aggregaten im Übergangsbereich der destabilisierten Mutanten detektiert werden. Die in der Arbeit erlangten Erkenntnisse lassen vermuten, dass die isolierte beta-Helix einem für die Reifung des Tailspikeproteins entscheidenden thermolabilen Faltungsintermediat auf Monomerebene sehr ähnlich ist. Im Intermediat ist ein zentraler Kern, der die Windungen 4 bis 7 und die „Rückenflosse“ beinhaltet, stabilitätsbestimmend. Dieser Kern könnte als Faltungsnukleus dienen, an den sich sequenziell weitere Helixwindungen anlagern und im Zuge der „Monomerreifung“ kompaktieren.
Internetbasierte Informatiksysteme beeinflussen in steigendem Maße Situationen in unterschiedlichen Lebensbereichen. Kompetenzen zur Verwendung von Internetanwendungen und -diensten müssen explizit erworben werden, weil damit ein notwendiger Einblick in nicht beobachtbare Abläufe und nicht offen sichtbare Strukturen verbunden ist. Bisher gibt es Vorschläge für die Gestaltung schulischer Lehr-Lernprozesse zu ausgewählten Teilaspekten des Internets. Es fehlt eine systematische Analyse des Bildungsbedarfs und ein daraus resultierendes Unterrichtsmodell. In dieser Arbeit wird ein Gesamtkonzept für den Informatikunterricht in der Sekundarstufe II vorgestellt, das zu zielgerichteter und verantwortungsvoller Anwendung des Internets beiträgt. Die vorliegende Arbeit umfasst den Prozess von der Analyse erforderlicher Kompetenzen bis zur Realisierung von Lehr-Lernprozessen im Informatikunterricht in der Sekundarstufe II. Es werden der Beitrag der Informatik zu identifizierten Kompetenzen untersucht und Bildungsanforderungen bestimmt. Bildungsempfehlungen und Forschungsergebnisse zu erfolgreichen Unterrichtseinheiten werden im Hinblick auf die Bildungsziele analysiert. Der Informatikunterricht unterstützt die Kompetenzentwicklung zu internetbasierten digitalen Medien. Es wird die Entwicklung eines Unterrichtsmodells zu Internetworking beschrieben. Dazu wird der Ansatz der Didaktischen Systeme untersucht, weiter entwickelt und auf den Bereich Internetworking übertragen. Der theoretische Ansatz wird dazu in vier Unterrichtsprojekten zu Internetworking in der Praxis realisiert. Beziehungen zwischen Fachkonzepten zu Internetworking werden untersucht und durch Wissensstrukturen zur Planung von Unterrichtsprojekten eingesetzt und in der Praxis erprobt. Die Beschreibung von Lernaktivitäten erfolgt auf der Basis von Aufgabenklassen, die das notwendige Wissen zur Bearbeitung einer Aufgabenstellung repräsentieren. Auf der Grundlage des Ablaufs der Aufgabenbearbeitung werden Eigenschaften von Aufgaben beschrieben und zu deren Gestaltung nutzbar gemacht. Bisher nicht durchführbare Tätigkeiten im Unterricht werden durch die Entwicklung der Lernsoftware Filius ermöglicht. Die Reduktion der komplexen Wirklichkeit durch Simulation realer internetbasierter Informatiksysteme und die Auswahl geeigneter Sichten auf den Untersuchungsgegenstand werden mit Ergebnissen der Informatikdidaktik begründet. Unterrichtsprojekte zu den Zielen werden durchgeführt, um Lehr-Lernprozesse zu erkunden und das entwickelte Didaktische System zu erproben. Ausgehend von der theoretischen Fundierung erfolgt die praktische Realisierung von Lehr-Lernprozessen. Zur Erprobung im Informatikunterricht der Sekundarstufe II in Nordrhein-Westfalen werden Minimalziele aufgrund der Lehrvorgaben bestimmt. Die methodische Gestaltung in der Erprobung erfolgt unter Berücksichtigung der Vorgaben für den Informatikunterricht und allgemeinen Anforderungen der Fachdidaktik. Handlungsorientierte Unterrichtsmittel werden ausgewählt und in der Praxis zur Untersuchung der Lehr-Lernprozesse verwendet. Im Unterricht identifizierte Lernschwierigkeiten führen zur Modifikation der Wissensstrukturen und werden im Entwicklungsprozess von Filius berücksichtigt. Die Erkenntnisse aus Unterrichtsprojekten werden genutzt, um zu bestimmen, zu welchen Aufgabenklassen weitere Aufgaben erforderlich sind und inwieweit das aus den identifizierten Merkmalen abgeleitete Vorgehen zur Entwicklung niveaubestimmender Aufgaben genutzt werden kann. Die Erprobungen bestätigen die Tragfähigkeit des Didaktischen Systems Internetworking und leisten mit der Implementierung in der Praxis einen Beitrag zur Untersuchung von Kompetenzentwicklung im Informatikunterricht. Mit dem Didaktischen System Internetworking wird ein theoretisch fundiertes und empirisch erprobtes Unterrichtsmodell zur Entwicklung von Kompetenzen zur Einrichtung und Anwendung internetbasierter Informatiksysteme beschrieben.
Über die Autoren
(2009)
"Dem Leben auf der Spur"
(2009)
Dass Darwin und Humboldt einander kannten und schätzten, ist allgemein bekannt. Im folgenden Text wird darüber hinaus genauer untersucht, inwieweit Darwin in seinem Werk Origin of Species durch Humboldts Arbeiten angeregt wurde. Darwins datierte Randbemerkungen zu Humboldts Büchern – die sich noch heute in Darwins Library in Cambridge befinden - belegen, dass Darwin noch wenige Wochen vor seinem Tode Humboldts Personal Narratives studierte. Alexander von Humboldts Arbeiten, vor allem sein Reisewerk mit seinen detailreichen Beobachtungen, war für Charles Darwin ein Leben lang eine wichtige empirische Quelle, regten ihn aber auch zum Widerspruch an. Das wird anhand des Themas „Migration“ erläutert. Dennoch waren Darwins und Humboldts Wahrnehmung und Bewertung von Literatur unterschiedlich und offenbaren kontroverse Ansichten von Entwicklung, wie sich u. a. in der Bewertung der Arbeiten Heinrich Bronns zeigt. Von Humboldts Alterswerk Kosmos. Entwurf einer physischen Weltbeschreibung, zeigte sich Darwin enttäuscht, weil er bestimmte Erwartungen hatte, die sich nicht erfüllten. Auch von Christian Gottfried Ehrenberg, einem Vertrauten Humboldts, erhoffte Darwin wichtige Erkenntnisse – er schickte an ihn 183 Proben zur Untersuchung. Leider erfüllte sich Darwins Hoffnung nicht.
In dem vorliegenden Artikel wird Alexander von Humboldts Beschäftigung mit der geschichtlichen Dimension der Natur analysiert. Es soll gleichzeitig untersucht werden, inwiefern der von Darwin sehr verehrte Humboldt ein „Vorläufer“ des englischen Wissenschaftlers genannt werden kann. Während Humboldt in seiner Jugendzeit auf dem Gebiet der Geschichte der Natur durchaus interessante Forschungsansätze verfolgt, scheint er in der Zeit ab 1800 aus methodischen Gründen Forschungen abzulehnen, die sich mit (unsicheren) Hypothesen über den einstigen Zustand der Erde beschäftigen. Die Wissenschaft, so Humboldt, braucht empirisch fundierte Belege. Untersucht wird auch, inwiefern sich seine Position mit der Zeit verändert, insbesondere angesichts der ab 1810/1820 florierenden Paläontologie. Spannend wird es dann im späten Kosmos, in dem Humboldt zwei eigentlich widersprüchliche Positionen einnimmt: in seinen programmatischen Abschnitten hebt er hervor, daß sich seine Art der Naturbeschreibung ganz strikt auf das Seiende beschränken müsse, anderswo im gleichen Werk subvertiert er diese Aussage allerdings und bietet dem Leser breitangelegte Einblicke in die Geschichte der Natur.
Im Werk Alexander von Humboldts sind Spuren zu Johann Gottfried Herder ebenso vielfältig wie Verweise rar. Der vorliegende Aufsatz richtet unter diesem Aspekt den Blick auf Humboldts Ideen zur Physiognomik der Gewächse (1806), in denen er Herder das erste Mal in einer Veröffentlichung namentlich erwähnt. Zwei Jahre später wird der Text in die Ansichten der Natur (1808 ff.) aufgenommen. In der dritten Auflage der Ansichten (1849) ist Herders Name kurioserweise gestrichen. Die Streichung ist weder inhaltlich noch formal nachvollziehbar. Der historische Kontext der Jahre zwischen 1805 und 1808 legt zudem nahe, dass Humboldts Bezugnahme auf Herder sehr bewusst geschehen sein muss. Anhand des Briefwechsels Humboldts mit dem Historiker Johannes von Müller und weiterer Quellen wird gezeigt, dass sich Humboldt mit Schriften Herders auseinandergesetzt hat. Johannes von Müller, Humboldts Freund und Nachbar in dieser Zeit, zog als Herausgeber der Herderschen Werkausgabe sogar eine direkte Filiation von Herder zu Humboldt.
El Ensayo Político sobre la isla de Cuba de Humboldt constituye un importante estudio sobre el pensamiento de los hacendados y de los funcionarios coloniales de La Habana, quienes fueron sus principales colaboradores durante el período 1801-1826. En correspondencia con sus ideas de progreso humano, Humboldt criticó la influencia del pensamiento, basado en la explotación de la fuerza de trabajo esclava, en los problemas de carácter científico, social y económico de la Isla. Por eso Humboldt se preocupó por las aspiraciones políticas de los hacendados. Sin embargo, casi no señala el programa reformista efectuado por el Intendente Alejandro Ramírez. Por otra parte, Humboldt desconoció el pensamiento de progreso de un grupo de profesores y estudiantes del Colegio Seminario de San Carlos en La Habana. Sus primeros contactos con este pensamiento ocurrieron en Europa después de haberse publicado su Ensayo en 1826.
Themenschwerpunkt HUMBOLDT UND DARWIN:
Inhalt:
- Ingo Schwarz: Carl Gustav Carus und Alexander von Humboldt - Briefwechsel
- Rolando E. Misas Jiménez: El Ensayo Político de Humboldt sobre Cuba: presencia y ausencia de pensamientos habaneros sobre esclavitud y ciencia (1801-1826)
- Bernhard Hunger: Spurensuche einer Rezeptionsgeschichte - Alexander von Humboldt und Johann Gottfried Herder
- Christian Helmreich: Geschichte der Natur bei Alexander von Humboldt
- Petra Werner: Zum Verhältnis Charles Darwins zu Alexander v. Humboldt und Christian Gottfried Ehrenberg
- Ilse Jahn: „Dem Leben auf der Spur.“ Die biologischen Forschungen Alexander von Humboldts
The Tibetan Plateau is the largest elevated landmass in the world and profoundly influences atmospheric circulation patterns such as the Asian monsoon system. Therefore this area has been increasingly in focus of palaeoenvironmental studies. This thesis evaluates the applicability of organic biomarkers for palaeolimnological purposes on the Tibetan Plateau with a focus on aquatic macrophyte-derived biomarkers. Submerged aquatic macrophytes have to be considered to significantly influence the sediment organic matter due to their high abundance in many Tibetan lakes. They can show highly 13C-enriched biomass because of their carbon metabolism and it is therefore crucial for the interpretation of δ13C values in sediment cores to understand to which extent aquatic macrophytes contribute to the isotopic signal of the sediments in Tibetan lakes and in which way variations can be explained in a palaeolimnological context. Additionally, the high abundance of macrophytes makes them interesting as potential recorders of lake water δD. Hydrogen isotope analysis of biomarkers is a rapidly evolving field to reconstruct past hydrological conditions and therefore of special relevance on the Tibetan Plateau due to the direct linkage between variations of monsoon intensity and changes in regional precipitation / evaporation balances. A set of surface sediment and aquatic macrophyte samples from the central and eastern Tibetan Plateau was analysed for composition as well as carbon and hydrogen isotopes of n-alkanes. It was shown how variable δ13C values of bulk organic matter and leaf lipids can be in submerged macrophytes even of a single species and how strongly these parameters are affected by them in corresponding sediments. The estimated contribution of the macrophytes by means of a binary isotopic model was calculated to be up to 60% (mean: 40%) to total organic carbon and up to 100% (mean: 66%) to mid-chain n-alkanes. Hydrogen isotopes of n-alkanes turned out to record δD of meteoric water of the summer precipitation. The apparent enrichment factor between water and n-alkanes was in range of previously reported ones (≈-130‰) at the most humid sites, but smaller (average: -86‰) at sites with a negative moisture budget. This indicates an influence of evaporation and evapotranspiration on δD of source water for aquatic and terrestrial plants. The offset between δD of mid- and long-chain n-alkanes was close to zero in most of the samples, suggesting that lake water as well as soil and leaf water are affected to a similar extent by those effects. To apply biomarkers in a palaeolimnological context, the aliphatic biomarker fraction of a sediment core from Lake Koucha (34.0° N; 97.2° E; eastern Tibetan Plateau) was analysed for concentrations, δ13C and δD values of compounds. Before ca. 8 cal ka BP, the lake was dominated by aquatic macrophyte-derived mid-chain n-alkanes, while after 6 cal ka BP high concentrations of a C20 highly branched isoprenoid compound indicate a predominance of phytoplankton. Those two principally different states of the lake were linked by a transition period with high abundances of microbial biomarkers. δ13C values were relatively constant for long-chain n-alkanes, while mid-chain n-alkanes showed variations between -23.5 to -12.6‰. Highest values were observed for the assumed period of maximum macrophyte growth during the late glacial and for the phytoplankton maximum during the middle and late Holocene. Therefore, the enriched values were interpreted to be caused by carbon limitation which in turn was induced by high macrophyte and primary productivity, respectively. Hydrogen isotope signatures of mid-chain n-alkanes have been shown to be able to track a previously deduced episode of reduced moisture availability between ca. 10 and 7 cal ka BP, indicated by a 20‰ shift towards higher δD values. Indications for cooler episodes at 6.0, 3.1 and 1.8 cal ka BP were gained from drops of biomarker concentrations, especially microbial-derived hopanoids, and from coincidental shifts towards lower δ13C values. Those episodes correspond well with cool events reported from other locations on the Tibetan Plateau as well as in the Northern Hemisphere. To conclude, the study of recent sediments and plants improved the understanding of factors affecting the composition and isotopic signatures of aliphatic biomarkers in sediments. Concentrations and isotopic signatures of the biomarkers in Lake Koucha could be interpreted in a palaeolimnological context and contribute to the knowledge about the history of the lake. Aquatic macrophyte-derived mid-chain n-alkanes were especially useful, due to their high abundance in many Tibetan Lakes and their ability to record major changes of lake productivity and palaeo-hydrological conditions. Therefore, they have the potential to contribute to a fuller understanding of past climate variability in this key region for atmospheric circulation systems.
Eine besondere Rolle im Fremdstoffmetabolismus hat die SULT1A1 beim Menschen aufgrund der hohen Expression und breiten Gewebeverteilung. Während die humane SULT1A1 in sehr vielen Geweben exprimiert wird, wurde die murine SULT1A1 vor allem in der Leber, Lunge und Colon gefunden. Neben der Gewebeverteilung spielt auch der Polymorphismus im humanen SULT1A1-Gen eine bedeutende Rolle. Der häufigste Polymorphismus in diesem Gen führt zu einer Aminosäuresubstitution von Arginin zu Histidin an Position 213. Die Genvariante mit Histidin (auch als SULT1A1*2 bezeichnet) codiert für ein Protein mit einer geringen Enzymaktivität und einer reduzierten Enzymmenge in Thrombocyten. Über den Einfluss dieser allelischen Varianten in anderen Geweben ist bislang wenig bekannt. In vorausgegangenen epidemiologischen Studien wurden mögliche Korrelationen zwischen den Genvarianten und der Krebsentstehung in verschiedenen Geweben untersucht. Diese Daten liefern jedoch widersprüchliche Ergebnisse zum Krebsrisiko. Aufgrund der strittigen epidemiologischen Daten sollten Tiermodelle generiert werden, um die häufigsten SULT1A1-Allele hinsichtlich der Empfindlichkeit gegenüber Nahrungs- und Umweltkanzerogenen zu untersuchen. Zur Erzeugung transgener (tg) Mauslinien wurde mittels Mikroinjektion der codierenden Genbereich und große flankierende Humansequenzen stromaufwärts und stromabwärts in das Mausgenom integriert. Es wurden mehrere Mauslinien hergestellt. Zwei davon, die Mauslinie 31 mit dem SULT1A1*1-Allel und die Mauslinie 28 mit dem SULT1A1*2-Allel, wurden eingehend analysiert. In beiden Linien wurde eine identische Kopienzahl des Transgens ermittelt. Proteinbiochemische Charakterisierungen zeigten eine weitgehend dem Menschen entsprechende Gewebeverteilung und zelluläre und subzelluläre Lokalisation der humanen SULT1A1 in der Linie (Li) 28. In Li 31 wurden Unterschiede zu Li 28 sowohl in der Gewebeverteilung als auch in der zellulären Lokalisation des exprimierten humanen Proteins ermittelt. Dabei war die Expression auf Proteinebene in der SULT1A1*2-tg Linie generell stärker als in der SULT1A1*1-Linie. Dieses Ergebnis war überraschend, denn in humanen Thrombocyten führt das SULT1A1*1-Allel zu einem höheren Gehalt an SULT1A1-Protein als das SULT1A1*2-Allel. Zur Analyse der unterschiedlichen Proteinexpressionen in den tg Mauslinien wurde die cDNA und der 5´-flankierende Bereich des SULT1A1-Gens sequenziert. In beiden tg Linien entsprach die Sequenz der cDNA der Referenzsequenz aus der Gendatenbank (Pubmed). In der 5´-flankierenden Region wurden bekannte Polymorphismen analysiert und unterschiedliche Haplotypen in den tg Linien an den Positionen -624 und -396 ermittelt. Dabei wurde in der Li 31 der Haplotyp detektiert, der in der Literatur mit einer höheren SULT1A1-Enzymaktivität beschrieben wird. Der mögliche Zusammenhang zwischen Transkriptionsrate und Proteinexpression wurde in RNA-Expressionsanalysen im codierenden und 5´-nicht codierenden Bereich (mit den alternativen Exons 1B und 1A) untersucht. Im codierenden Bereich und im Exon 1B konnte in den untersuchten Organen eine höhere RNA-Expression in der Li 28 im Vergleich zur Li 31 ermittelt werden. Außer in der Lunge wurde für Exon 1B eine identische RNA-Expression detektiert. RNA, die Exon 1A enthielt, wurde in allen untersuchten Organen der Li 28, aber nur in der Lunge bei der Li 31 gefunden. In beiden tg Linien konnten mit den Exon 1A-Primern jedoch auch größere PCR-Produkte ermittelt werden. Dieser Unterschied im Exon 1A und mögliche Spleißvarianten könnten damit für die unterschiedliche Proteinexpression des humanen SULT1A1-Proteins in den beiden tg Mauslinien sein. Die in dieser Arbeit generierten und charakterisierten tg Mausmodelle wurden in einer toxikologischen Studie eingesetzt. Es wurde das heterozyklische aromatische Amin 2-Amino-1-methyl-6-phenylimidazo-[4,5-b]pyridin (PhIP) verwendet. PhIP wird beim Erhitzen und Braten von Fleisch und Fisch gebildet und könnte mit der erhöhten Krebsentstehung im Colon in der westlichen Welt im Zusammenhang stehen. Mittels 32P-Postlabelling sollte der Einfluss der zusätzlichen Expression der humanen SULT-Proteine auf die PhIP-DNA-Adduktbildung analysiert werden. Dabei wurden mehr DNA-Addukte in den tg Tieren als in den Wildtyp-Mäusen ermittelt. Die Konzentration der gebildeten DNA-Addukte korrelierte mit der Expressionsstärke des humanen SULT1A1-Proteins in den tg Mäusen. An den in dieser Arbeit generierten tg Mauslinien mit den häufigsten allelischen Varianten des SULT1A1-Gens konnten Unterschiede auf RNA- und Protein-Ebene ermittelt werden. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Expression der humanen SULT1A1 eine Auswirkung sowohl auf die Stärke als auch das Zielgewebe der DNA-Adduktbildung in vivo hat.
Brandenburger Antike-Denkwerk : kulturelle Identität – Alltagsleben ; Prägung kultureller Identität
(2009)
Im September 2007 fand der ‚Potsdamer Lateintag‘ an der Universität Potsdam zum dritten Mal statt. Der Tag selbst entsprach in seiner Konzeption den Veranstaltungen der vergangenen Jahre. Allerdings gab es eine Neuigkeit: Seit diesem Jahr war er Teil eines größeren, über drei Jahre angelegten Projekts, dem Brandenburger Antike-Denkwerk (BrAnD), das im Rahmen des Denkwerke-Programms der Robert Bosch Stiftung gefördert wird. Hierbei werden in enger Zusammenarbeit von Universität und Schulen Einzelprojekte an Schulen gefördert. Neben den Vorträgen des Lateintags von Herrn Prof. Dr. K.-W. Weeber und Frau PD Dr. Chr. Kunst finden sich daher zum ersten Mal in einem Heft dieser Reihe ein Bericht zum Ablauf des gesamten Projekts sowie einige Berichte zu Schulprojekten.
Sehzellen von Insekten sind epitheliale Zellen mit einer charakteristischen, hochpolaren Morphologie und Organisation. Die molekularen Komponenten der Sehkaskade befinden sich im Rhabdomer, einem Saum dicht gepackter Mikrovilli entlang der Sehzelle. Bereits in den 70er Jahren des letzten Jahrhunderts wurde beschrieben, dass die Mikrovilli entlang einer Sehzelle eine unterschiedliche Ausrichtung besitzen, oder in anderen Worten, die Rhabdomere entlang der Sehzell-Längsachse verdreht sind. So sind in den Sehzellen R1-R6 bei dipteren Fliegen (Calliphora, Drosophila) die Mikrovilli im distalen und proximalen Bereich eines Rhabdomers etwa rechtwinkelig zueinander angeordnet. Dieses Phänomen wird in der Fachliteratur als rhabdomere twisting bezeichnet und reduziert die Empfindlichkeit für polarisiertes Licht. Es wurde für das Drosophila-Auge gezeigt, dass diese strukturelle Asymmetrie der Sehzellen mit einer molekularen Asymmetrie in der Verteilung phosphotyrosinierter Proteine an die Stielmembran (einem nicht-mikrovillären Bereich der apikalen Plasmamembran) einhergeht. Zudem wurde gezeigt, dass die immuncytochemische Markierung mit anti-Phosphotyrosin (anti-PY) als lichtmikroskopischer Marker für das rhabdomere twisting verwendet werden kann. Bisher wurde hauptsächlich die physiologische Bedeutung der Rhabdomerverdrehung untersucht. Es ist wenig über die entwicklungs- und zellbiologischen Grundlagen bekannt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Identität der phosphotyrosinierten Proteine an der Stielmembran zu klären und ihre funktionelle Bedeutung für die Entwicklung des rhabdomere twisting zu analysieren. Zudem sollte untersucht werden, welchen Einfluss die inneren Sehzellen R7 und R8 auf die Verdrehung der Rhabdomere von R1-R6 haben. Für die zwei Proteinkinasen Rolled (ERK) und Basket (JNK) vom Typ der Mitogen-aktivierten Proteinkinasen (MAPK) konnte ich zeigen, dass sie in ihrer aktivierten (= phosphorylierten) Form (pERK bzw. pJNK) eine asymmetrische Verteilung an der Stielmembran aufweisen vergleichbar der Markierung mit anti-PY. Weiterhin wurde diese asymmetrische Verteilung von pERK und pJNK ebenso wie die von PY erst kurz vor Schlupf der Fliegen (bei ca. 90% pupaler Entwicklung) etabliert. Durch Präinkubationsexperimente mit anti-PY wurde die Markierung mit anti-pERK bzw. anti-pJNK unterbunden. Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass pERK und pJNK zu den Proteinen gehören, die von anti-PY an der Stielmembran erkannt werden. Da es sich bei ERK und JNK um Kinasen handelt, ist es naheliegend, dass diese an der Entwicklung des rhabdomere twisting beteiligt sein könnten. Diese Hypothese wurde durch die Analyse von hypermorphen (rl SEM)und hypomorphen (rl 1/rl 10a) Rolled-Mutanten überprüft. In der rl SEM-Mutante mit erhöhter Aktivität der Proteinkinase erfolgte die asymmetrische Positionierung von pERK an der Stielmembran sowie die Mikrovillikippung schon zu einem früheren Zeitpunkt in der pupalen Entwicklung. Im adulten Auge war die anti-PY-Markierung im distalen Bereich der Sehzellen intensiver sowie der Kippwinkel vergrößert. In der rl 1/rl 10a-Mutanten mit reduzierter Kinaseaktivität waren die anti-PY-Markierung und der Kippwinkel im proximalen Bereich der Sehzellen verringert. Die Proteinkinase ERK hat somit einen Einfluss auf die zeitliche Etablierung des rhabdomere twisting wie auch auf dessen Ausprägung im Adulttier. Die Rhabdomerverdrehung sowie die Änderung im anti-PY-Markierungsmuster erfolgen an den Sehzellen R1-R6 relativ abrupt auf halber Ommatidienlänge, dort wo das Rhabdomer von R7 endet und das von R8 beginnt. Es stellte sich deshalb die Frage, ob die Rhabdomerverdrehung an R1-R6 durch die Sehzelle R7 und/oder R8 beeinflusst wird. Um dieser Frage nachzugehen wurden Mutanten analysiert, denen die R7- oder die R8-Photorezeptoren bzw. R7 und R8 fehlten. Das wichtigste Ergebnis dieser Untersuchungen war, dass bei Fehlen von R8 die Rhabdomerverdrehung bei R1-R6 nach keinen erkennbaren Regeln erfolgt. R8 ist somit Voraussetzung für die Etablierung der Rhabdomerverdrehung in R1-R6. Folgendes Modell wurde auf Grundlage dieses und weiterer Ergebnisse erarbeitet: Im dritten Larvenstadium rekrutiert R8 die Sehzellpaare R2/R5, R3/R4 und R1/R6. Dabei werden R1-R6 durch den Kontakt zu R8 „polarisiert“. Abschließend wird R7 durch R8 rekrutiert. Dies führt zu einer Fixierung der Polarität von R1-R6 durch R7. Die Ausführung der Mikrovillikippung anhand der festgelegten Polarität erfolgt in der späten Puppenphase. Die Proteinkinase ERK ist an diesem letzten Morphogeneseprozess beteiligt.
Molecular photoswitches are attracting much attention lately mostly because of their possible applications in nano technology, and their role in biology. One of the widely studied representatives of photochromic molecules is azobenzene (AB). With light, by a static electric field, or with tunneling electrons this specie can be "switched" from the flat and energetically more stable trans form, into the compact cis form. The back reaction can be induced optically or thermally. Quantum chemical calculations, mostly based on density functional theory, on the AB molecule, AB derivatives and related systems are presented. All the calculations were done for isolated species, however, with implications for latest experimental results aiming at the switching of surface mounted ABs. In some of these experiments, it is assumed that the switching process is substrate mediated, by attaching an electron or a hole to the adsorbate forming short-lived anion or cation resonances. Therefore, we calculated also cationic and anionic ABs in this work. An influence of external electric fields on the potential energy surfaces, was also studied. Further, by the type, number and positioning of various substituent groups, systematic changes on activation energies and rates for the thermal cis-to-trans isomerization can be enforced. The nature of the transition state for ground state isomerization was investigated. Applying Eyring's transition state theory, trends in activation energies and rates were predicted and are, where a comparison was possible, in good agreement with experimental data. Further, thermal isomerization was studied in solution, for which a polarizable continuum model was employed. The influence of substitution and an environment leaves its traces on structural properties of molecules and quantitative appearance of calculated UV/Vis spectra, as well. Finally, an explicit treatment of a solid substrate was demonstrated for the conformational switching, by scanning tunneling microscope, of a 1,5-cyclooctadiene (COD) molecule at a Si(001) surface, treated by a cluster model. At first, we studied energetics and potential energy surfaces along relevant switching coordinates by quantum chemical calculations, followed by the switching dynamics using wave packet methods. We show that, in spite the simplicity of the model, our calculations support the switching of adsorbed COD, by inelastic electron tunneling at low temperatures.
About 2,000 of the more than 27,000 genes of the genetic model plant Arabidopsis thaliana encode for transcription factors (TFs), proteins that bind DNA in the promoter region of their target genes and thus act as transcriptional activators and repressors. Since TFs play essential roles in nearly all biological processes, they are of great scientific and biotechnological interest. This thesis concentrated on the functional characterisation of four selected members of the Arabidopsis DOF-family, namely DOF1.2, DOF3.1, DOF3.5 and DOF5.2, which were selected because of their specific expression pattern in the root tip, a region that comprises the stem cell niche and cells for the perception of environmental stimuli. DOF1.2, DOF3.1 and DOF3.5 are previously uncharacterized members of the Arabidopsis DOF-family, while DOF5.2 has been shown to be involved in the phototrophic flowering response. However, its role in root development has not been described so far. To identify biological processes regulated by the four DOF proteins in detail, molecular and physiological characterization of transgenic plants with modified levels of DOF1.2, DOF3.1, DOF3.5 and DOF5.2 expression (constitutive and inducible over-expression, artificial microRNA) was performed. Additionally expression patterns of the TFs and their target genes were analyzed using promoter-GUS lines and publicly available microarray data. Finally putative protein-protein interaction partners and upstream regulating TFs were identified using the yeast two-hybrid and one-hybrid system. This combinatorial approach revealed distinct biological functions of DOF1.2, DOF3.1, DOF3.5 and DOF5.2 in the context of root development. DOF1.2 and DOF3.5 are specifically and exclusively expressed in the root cap, including the central root cap (columella) and the lateral root cap, organs which are essential to direct oriented root growth. It could be demonstrated that both genes work in the plant hormone auxin signaling pathway and have an impact on distal cell differentiation. Altered levels of gene expression lead to changes in auxin distribution, abnormal cell division patterns and altered root growth orientation. DOF3.1 and DOF5.2 share a specific expression pattern in the organizing centre of the root stem cell niche, called the quiescent centre. Both genes redundantly control cell differentiation in the root´s proximal meristem and unravel a novel transcriptional regulation pathway for genes enriched in the QC cells. Furthermore this work revealed a novel bipartite nuclear localisation signal being present in the protein sequence of the DOF TF family from all sequenced plant species. Summing up, this work provides an important input into our knowledge about the role of DOF TFs during root development. Future work will concentrate on revealing the exact regulatory networks of DOF1.2, DOF3.1, DOF3.5 and DOF5.2 and their possible biotechnological applications.
Zum Erhalt vom Aussterben bedrohter Papageienvögel (Psittaciformes) ist die Nachzucht in Menschenobhut neben dem Erhalt freilebender Populationen von großer Bedeutung, die Reproduktion bestimmter Arten gelingt allerdings nur unzureichend. Als Hauptgrund dafür gilt die Zwangsverpaarung im Rahmen von Zuchtprogrammen (Beispiel: Europäisches Erhaltungszuchtprogramm, EEP), hier werden Brutpaare hauptsächlich nach genetischen Aspekten zusammengestellt. Der reproduktive Erfolg ist bei den meisten Papageienarten, die in dauerhaften Paarbindungen leben (perennial monogamy), eng der Paarbindung korreliert. Eine freie Partnerwahl ist demnach von großer Bedeutung für die Zucht in Menschenobhut, im Rahmen von Erhaltungszuchtprogrammen jedoch nur selten möglich. Das Ziel der Untersuchung war, eine wissenschaftlich begründete Methode zu entwickeln, durch die es möglich sein soll, das Fortpflanzungspotential von Brutpaaren der Gattung Ara anhand der Paarbindung zu bestimmen. Dafür wurde die Bedeutung der Qualität der Paarbindung der Brutpaare für den Lebens-Reproduktionserfolg (Lifetime-reproductive success, LRS) untersucht. Die Datenaufnahme erfolgte in dem Zuchtzentrum 'La Vera' der Loro Parque Fundación auf Teneriffa/ Spanien. Hier wurden in den Jahren 2006 und 2007 21 Brutpaare der Gattung Ara untersucht. Die Paarbindung wurde zum Einen durch typisches Paarbindungsverhalten und zum Anderen durch die physiologische Abstimmung der einzelnen Brutpaare anhand der Ausschüttung des Steroidhormons Testosteron dargestellt. Das Paarbindungsverhalten setzte sich aus der ‚Abstimmung der Tagesaktivität’, dem ‚Kontaktverhalten’ und den ‚sozialen Interaktionen’ zusammen. Zur Abstimmung der Tagesaktivität zählten die Verhaltensweisen Ruhen, Sitzen, Nahrungsaufnahme, Gefiederpflege, Beschäftigung und Lokomotion. Unter Kontaktverhalten wurden das Überschreiten der Individualdistanz bei bestimmten Verhaltensweisen und die Rollenverteilung der Geschlechter untersucht. Unter ‚sozialen Interaktionen’ wurden die Dauer und der Häufigkeit der sozialen Gefiederpflege und der Sozialen Index zusammengefasst. Bei der sozialen Gefiederpflege wurde die Dauer und die Häufigkeit der Phasen erhoben, sowie der jeweilige Initiator dieser Interaktion. Zusätzlich wurde untersucht, welches Geschlecht, wie häufig und mit welcher Dauer aktiv an der sozialen Gefiederpflege beteiligt war. Aus den Beobachtungen wurde der soziale Index berechnet, der angibt, wie das Verhältnis sozio-positiver zu agonistischen Interaktionen für jedes Individuum, sowie das Paar an sich ist. Zur Messung der Testosteron-Ausschüttung der Partnertiere wurden von September bis November 2007 über einen Zeitraum von 9 Wochen jede Woche einmal für jedes Individuum Kotproben gesammelt. Mit der Analyse der Proben wurde das Veterinär-Physiologisch-Chemische-Institut der Universität Leipzig unter der Leitung von Prof. Dr. Almuth Einspanier beauftragt. Zur Ermittlung des Hormongehalts in den gewonnenen Kotproben diente ein kompetitiver Doppelantikörper-Enzymimmunoassay (EIA). Das Fortpflanzungspotential wurde über die Anzahl der Eier, Gelege und Jungtiere, sowie über die Gelegegröße dargestellt. Diese Daten geben, bezogen auf die Dauer der Paarbindung, Auskunft über die Produktivität eines Brutpaares, anhand dessen zusätzlich ein Produktivitäts-Koeffizient berechnet wurde. Des weiteren sollte die Anzahl der von einem Brutpaar selbständig großgezogenen Jungtiere Auskunft über die Fähigkeit zur kooperativen Jungenaufzucht geben. Zur Untersuchung der Bedeutung der Paarbindungsqualität wurden Diskriminanzfunktionsanalysen und Regressionsanalysen durchgeführt, wozu die untersuchten Brutpaare anhand ihres Fortpflanzungspotentials in verschiedene Gruppen eingeteilt wurden. Anhand der Ergebnisse der Studie konnte gezeigt werden, dass das Fortpflanzungspotential von Brutpaaren von verschiedenen Kriterien, die die Paarbindungsqualität charakterisieren, abhängt. Dabei ist zwischen der Produktivität und der Fähigkeit zur kooperativen Jungenaufzucht zu unterscheiden. Die Produktivität eines Paares wurde hinsichtlich der abgestimmten Tagesaktivität positiv vom synchronen Ruhen mit dem Partner beeinflusst, sowie von der Häufigkeit und Dauer der vom Weibchen ausgehenden sozialen Gefiederpflege. Brutpaare mit hoher Produktivität waren zudem über eine hohe ‚intra-Paar Fluktuation’ des Steroidhormons Testosteron gekennzeichnet. Die Brutpaare, die in der Lage sind, ihre Jungtiere in Kooperation großzuziehen, zeigten ebenfalls einen hohen Anteil zeitlich mit dem Partner abgestimmter Ruhephasen, zudem häufiges Ruheverhalten in Körperkontakt zum Partner und ein hohes zeitliches Investment der Männchen bei der Initiierung und Durchführung sozialer Gefiederpflege. Darüber hinaus zeigten Männchen, die einen Beitrag zur kooperativen Jungenaufzucht leisten, eine wesentlich geringere durchschnittliche Testosteron-Konzentration – bezogen auf den Untersuchungszeitraum, als Männchen, die Brutpaaren angehören, die nicht zur selbständigen Jungenaufzucht fähig sind. Dieses Ergebnis spiegelt die Bedeutung von Testosteron bei der elterlichen Fürsorge wider und bietet einen Anhaltspunkt für weitere Untersuchungen. Die Untersuchung konnte zeigen, dass es möglich und sinnvoll ist, das individuelle Verhalten von Tieren in Menschenobhut für den Erhalt bedrohter Tierarten einzusetzen. Weitere, auf dieser Studie aufbauende Untersuchungen sollten zum Ziel haben, zuverlässig die Brutpaare erkennbar zu machen, die über ein gutes Fortpflanzungspotential verfügen. Auf diese Weise kann unzureichender Reproduktionserfolg bedrohter Papageienarten in Menschenobhut infolge von Zwangsverpaarung minimiert werden.
In dieser Arbeit wird die Entwicklung und Charakterisierung neuer „smarter“ Redoxhydrogele mit drei verschiedenen funktionellen Eigenschaften und deren erfolgreicher Einsatz zur elektrochemischen Kontaktierung von Oxidoreduktasen beschrieben. Diese neuen Redoxpolymere 1. tragen kovalent integrierte Redoxzentren umgeben von einer hydrophilen Polymermatrix, 2. reaktive Kopplungsgruppen für den Aufbau selbstassemblierter Polymerschichten auf Elektrodenoberflächen und 3. lassen sich in ihrer Redoxaktivität durch Verwendung „intelligenter“ Polymere über externe Stimuli kontrollieren. Die Redoxhydrogele wurden nach dem Vorbild eines Baukastensystems in einfachen Ein-Stufen-Synthesen synthetisiert. Dazu wurden verschiedene Redoxzentren (Ferrocen, 1,10-Phenanthrolin-5,6-dion und 4-Carboxy-2,5,7-Trinitro-9-fluorenon), reaktive Kopplungsgruppen (Epoxy-, Amino-, Thiol- oder Disulfidfunktionen) und Polymermatrices (Poly-(N-Isopropylacrylamid) (PNIPAM) und Poly(ethylenglykolmethacrylat) (PEGMA)) in unterschiedlichen Zusammensetzungen miteinander copolymerisiert. Die Polymere wurden in Form von dünnen Polymerfilmen über die wiederholenden Funktionalitäten auf Elektrodenoberflächen aufgebracht und physiko- und elektrochemisch charakterisiert. Durch die erstmals gezeigte, derartige Ankopplung der Polymere, entstehen dreidimensionale, hydrophile selbstassemblierte Polymerschichten. Die Elektronentransferwege sind kurz und der Elektronentransfer effizient. Diese Polymer-modifizierten Elektroden wurden für die Kontaktierung von zwei exemplarisch ausgewählten Oxidoreduktasen eingesetzt, die Nicotinsäureamid-adenin-dinucleotid-abhängige Glucosedehydrogenase (NAD-GDH), welche ein freibewegliches Coenzym und die Pyrrolochinolinchinon-abhängige Glucosedehydrogenase (PQQ-GDH), welche ein prosthetisches Coenzym verwenden. Die Redoxaktivitäten des PNIPAMFoxy- und PEGMA-Fc-Polymers ließen sich durch externe Stimuli in Form von Temperatur und Calciumkonzentrationen kontrollieren. Ein Modell für die Komplexierung der Calciumionen durch die PEG-Seitenketten unter Ausbildung Kronenether-ähnlicher Strukturen und der daraus resultierenden Steigerung des Elektronentransfers wurde gezeigt.
Die „Potsdamer Beiträge zur Sorabistik – Podstupimske psinoski k Sorabistice“ Nr. 9 sind wiederum ein Sammelband mit verschiedenen Aufsätzen. Die Thematik ist in diesem Band „Domownja/Heimat. Sorbische/wendische Perspektiven auf die Lausitz“. Die Schrift ist in drei Themenbereiche unterteilt, einen Tagungsbericht von einem internationalen Kolloquium, das im Februar 2009 an der Brandenburgischen Technischen Universität in Cottbus (BTU) veranstaltet wurde und o.g. Titel trug. Darüber hinaus sind im Heft vier Referate eines zweiten Kolloquiums zu Ehren des niedersorbischen Pfarrers Kito Pank (1808-1895) abgedruckt. Im weiteren finden sich in der Ausgabe unter der Rubrik: Neues aus dem sorbischen/wendischen Leben zwei Aufsätze zu einer Schrifttumsausstellung des Wendischen Museums in Cottbus, ein Umfrageresultat zur Wahrnehmung der Sorben/Wenden in der Stadt Cottbus und ein umfassender Artikel zum sorbischen/wendischen Siedlungsgebiet im Rahmen der Minderheitenpolitik in Brandenburg.
Die visuelle Kommunikation ist eine effiziente Methode, um dynamische Phänomene zu beschreiben. Informationsobjekte präzise wahrzunehmen, einen schnellen Zugriff auf strukturierte und relevante Informationen zu ermöglichen, erfordert konsistente und nach dem formalen Minimalprinzip konzipierte Analyse- und Darstellungsmethoden. Dynamische Raumphänomene in Geoinformationssystemen können durch den Mangel an konzeptionellen Optimierungsanpassungen aufgrund ihrer statischen Systemstruktur nur bedingt die Informationen von Raum und Zeit modellieren. Die Forschung in dieser Arbeit ist daher auf drei interdisziplinäre Ansätze fokussiert. Der erste Ansatz stellt eine echtzeitnahe Datenerfassung dar, die in Geodatenbanken zeitorientiert verwaltet wird. Der zweite Ansatz betrachtet Analyse- und Simulationsmethoden, die das dynamische Verhalten analysieren und prognostizieren. Der dritte Ansatz konzipiert Visualisierungsmethoden, die insbesondere dynamische Prozesse abbilden. Die Symbolisierung der Prozesse passt sich bedarfsweise in Abhängigkeit des Prozessverlaufes und der Interaktion zwischen Datenbanken und Simulationsmodellen den verschiedenen Entwicklungsphasen an. Dynamische Aspekte können so mit Hilfe bewährter Funktionen aus der GI-Science zeitnah mit modularen Werkzeugen entwickelt und visualisiert werden. Die Analyse-, Verschneidungs- und Datenverwaltungsfunktionen sollen hierbei als Nutzungs- und Auswertungspotential alternativ zu Methoden statischer Karten dienen. Bedeutend für die zeitliche Komponente ist das Verknüpfen neuer Technologien, z. B. die Simulation und Animation, basierend auf einer strukturierten Zeitdatenbank in Verbindung mit statistischen Verfahren. Methodisch werden Modellansätze und Visualisierungstechniken entwickelt, die auf den Bereich Verkehr transferiert werden. Verkehrsdynamische Phänomene, die nicht zusammenhängend und umfassend darstellbar sind, werden modular in einer serviceorientierten Architektur separiert, um sie in verschiedenen Ebenen räumlich und zeitlich visuell zu präsentieren. Entwicklungen der Vergangenheit und Prognosen der Zukunft werden über verschiedene Berechnungsmethoden modelliert und visuell analysiert. Die Verknüpfung einer Mikrosimulation (Abbildung einzelner Fahrzeuge) mit einer netzgesteuerten Makrosimulation (Abbildung eines gesamten Straßennetzes) ermöglicht eine maßstabsunabhängige Simulation und Visualisierung des Mobilitätsverhaltens ohne zeitaufwendige Bewertungsmodellberechnungen. Zukünftig wird die visuelle Analyse raum-zeitlicher Veränderungen für planerische Entscheidungen ein effizientes Mittel sein, um Informationen übergreifend verfügbar, klar strukturiert und zweckorientiert zur Verfügung zu stellen. Der Mehrwert durch visuelle Geoanalysen, die modular in einem System integriert sind, ist das flexible Auswerten von Messdaten nach zeitlichen und räumlichen Merkmalen.
Der gemeinsame Wandel der inselkeltischen Sprachen wie auch des Englischen vom vorwiegend synthetischen Typus zum vorwiegend analytischen Typus läßt sich vermutlich auf einen ca. 1500 Jahre dauernden intensiven Sprachenkontakt zwischen diesen Sprachen zurückführen. Heute ist das Englische die analytischste Sprache der Britischen Inseln und Irlands, gefolgt vom Walisischen, Bretonischen und Irischen. Letzteres ist von den genannten Sprachen noch am weitesten morphologisch komplex.
Fiscal federalism has been an important topic among public finance theorists in the last four decades. There is a series of arguments that decentralization of governments enhances growth by improving allocation efficiency. However, the empirical studies have shown mixed results for industrialized and developing countries and some of them have demonstrated that there might be a threshold level of economic development below which decentralization is not effective. Developing and transition countries have developed a variety of forms of fiscal decentralization as a possible strategy to achieve effective and efficient governmental structures. A generalized principle of decentralization due to the country specific circumstances does not exist. Therefore, decentralization has taken place in different forms in various countries at different times, and even exactly the same extent of decentralization may have had different impacts under different conditions. The purpose of this study is to investigate the current state of the fiscal decentralization in Mongolia and to develop policy recommendations for the efficient and effective intergovernmental fiscal relations system for Mongolia. Within this perspective the analysis concentrates on the scope and structure of the public sector, the expenditure and revenue assignment as well as on the design of the intergovernmental transfer and sub-national borrowing. The study is based on data for twenty-one provinces and the capital city of Mongolia for the period from 2000 to 2009. As a former socialist country Mongolia has had a highly centralized governmental sector. The result of the analysis below revealed that the Mongolia has introduced a number of decentralization measures, which followed a top down approach and were slowly implemented without any integrated decentralization strategy in the last decade. As a result Mongolia became de-concentrated state with fiscal centralization. The revenue assignment is lacking a very important element, for instance significant revenue autonomy given to sub-national governments, which is vital for the efficient service delivery at the local level. According to the current assignments of the expenditure and revenue responsibilities most of the provinces are unable to provide a certain national standard of public goods supply. Hence, intergovernmental transfers from the central jurisdiction to the sub-national jurisdictions play an important role for the equalization of the vertical and horizontal imbalances in Mongolia. The critical problem associated with intergovernmental transfers is that there is not a stable, predictable and transparent system of transfer allocation. The amount of transfers to sub-national governments is determined largely by political decisions on ad hoc basis and disregards local differences in needs and fiscal capacity. Thus a fiscal equalization system based on the fiscal needs of the provinces should be implemented. The equalization transfers will at least partly offset the regional disparities in revenues and enable the sub-national governments to provide a national minimum standard of local public goods.
In the first section of the thesis graphitic carbon nitride was for the first time synthesised using the high-temperature condensation of dicyandiamide (DCDA) – a simple molecular precursor – in a eutectic salt melt of lithium chloride and potassium chloride. The extent of condensation, namely next to complete conversion of all reactive end groups, was verified by elemental microanalysis and vibrational spectroscopy. TEM- and SEM-measurements gave detailed insight into the well-defined morphology of these organic crystals, which are not based on 0D or 1D constituents like known molecular or short-chain polymeric crystals but on the packing motif of extended 2D frameworks. The proposed crystal structure of this g-C3N4 species was derived in analogy to graphite by means of extensive powder XRD studies, indexing and refinement. It is based on sheets of hexagonally arranged s-heptazine (C6N7) units that are held together by covalent bonds between C and N atoms. These sheets stack in a graphitic, staggered fashion adopting an AB-motif, as corroborated by powder X-ray diffractometry and high-resolution transmission electron microscopy. This study was contrasted with one of many popular – yet unsuccessful – approaches in the last 30 years of scientific literature to perform the condensation of an extended carbon nitride species through synthesis in the bulk. The second section expands the repertoire of available salt melts introducing the lithium bromide and potassium bromide eutectic as an excellent medium to obtain a new phase of graphitic carbon nitride. The combination of SEM, TEM, PXRD and electron diffraction reveals that the new graphitic carbon nitride phase stacks in an ABA’ motif forming unprecedentedly large crystals. This section seizes the notion of the preceding chapter, that condensation in a eutectic salt melt is the key to obtain a high degree of conversion mainly through a solvatory effect. At the close of this chapter ionothermal synthesis is seen established as a powerful tool to overcome the inherent kinetic problems of solid state reactions such as incomplete polymerisation and condensation in the bulk especially when the temperature requirement of the reaction in question falls into the proverbial “no man’s land” of classical solvents, i.e. above 250 to 300 °C. The following section puts the claim to the test, that the crystalline carbon nitrides obtained from a salt melt are indeed graphitic. A typical property of graphite – namely the accessibility of its interplanar space for guest molecules – is transferred to the graphitic carbon nitride system. Metallic potassium and graphitic carbon nitride are converted to give the potassium intercalation compound, K(C6N8)3 designated according to its stoichiometry and proposed crystal structure. Reaction of the intercalate with aqueous solvents triggers the exfoliation of the graphitic carbon nitride material and – for the first time – enables the access of singular (or multiple) carbon nitride sheets analogous to graphene as seen in the formation of sheets, bundles and scrolls of carbon nitride in TEM imaging. The thus exfoliated sheets form a stable, strongly fluorescent solution in aqueous media, which shows no sign in UV/Vis spectroscopy that the aromaticity of individual sheets was subject to degradation. The final section expands on the mechanism underlying the formation of graphitic carbon nitride by literally expanding the distance between the covalently linked heptazine units which constitute these materials. A close examination of all proposed reaction mechanisms to-date in the light of exhaustive DSC/MS experiments highlights the possibility that the heptazine unit can be formed from smaller molecules, even if some of the designated leaving groups (such as ammonia) are substituted by an element, R, which later on remains linked to the nascent heptazine. Furthermore, it is suggested that the key functional groups in the process are the triazine- (Tz) and the carbonitrile- (CN) group. On the basis of these assumptions, molecular precursors are tailored which encompass all necessary functional groups to form a central heptazine unit of threefold, planar symmetry and then still retain outward functionalities for self-propagated condensation in all three directions. Two model systems based on a para-aryl (ArCNTz) and para-biphenyl (BiPhCNTz) precursors are devised via a facile synthetic procedure and then condensed in an ionothermal process to yield the heptazine based frameworks, HBF-1 and HBF-2. Due to the structural motifs of their molecular precursors, individual sheets of HBF-1 and HBF-2 span cavities of 14.2 Å and 23.0 Å respectively which makes both materials attractive as potential organic zeolites. Crystallographic analysis confirms the formation of ABA’ layered, graphitic systems, and the extent of condensation is confirmed as next-to-perfect by elemental analysis and vibrational spectroscopy.
Due to the unique environmental conditions and different feedback mechanisms, the Arctic region is especially sensitive to climate changes. The influence of clouds on the radiation budget is substantial, but difficult to quantify and parameterize in models. In the framework of the PhD, elastic backscatter and depolarization lidar observations of Arctic clouds were performed during the international Arctic Study of Tropospheric Aerosol, Clouds and Radiation (ASTAR) from Svalbard in March and April 2007. Clouds were probed above the inaccessible Arctic Ocean with a combination of airborne instruments: The Airborne Mobile Aerosol Lidar (AMALi) of the Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research provided information on the vertical and horizontal extent of clouds along the flight track, optical properties (backscatter coefficient), and cloud thermodynamic phase. From the data obtained by the spectral albedometer (University of Mainz), the cloud phase and cloud optical thickness was deduced. Furthermore, in situ observations with the Polar Nephelometer, Cloud Particle Imager and Forward Scattering Spectrometer Probe (Laboratoire de Météorologie Physique, France) provided information on the microphysical properties, cloud particle size and shape, concentration, extinction, liquid and ice water content. In the thesis, a data set of four flights is analyzed and interpreted. The lidar observations served to detect atmospheric structures of interest, which were then probed by in situ technique. With this method, an optically subvisible ice cloud was characterized by the ensemble of instruments (10 April 2007). Radiative transfer simulations based on the lidar, radiation and in situ measurements allowed the calculation of the cloud forcing, amounting to -0.4 W m-2. This slight surface cooling is negligible on a local scale. However, thin Arctic clouds have been reported more frequently in winter time, when the clouds' effect on longwave radiation (a surface warming of 2.8 W m-2) is not balanced by the reduced shortwave radiation (surface cooling). Boundary layer mixed-phase clouds were analyzed for two days (8 and 9 April 2007). The typical structure consisting of a predominantly liquid water layer on cloud top and ice crystals below were confirmed by all instruments. The lidar observations were compared to European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) meteorological analyses. A change of air masses along the flight track was evidenced in the airborne data by a small completely glaciated cloud part within the mixed-phase cloud system. This indicates that the updraft necessary for the formation of new cloud droplets at cloud top is disturbed by the mixing processes. The measurements served to quantify the shortcomings of the ECMWF model to describe mixed-phase clouds. As the partitioning of cloud condensate into liquid and ice water is done by a diagnostic equation based on temperature, the cloud structures consisting of a liquid cloud top layer and ice below could not be reproduced correctly. A small amount of liquid water was calculated for the lowest (and warmest) part of the cloud only. Further, the liquid water content was underestimated by an order of magnitude compared to in situ observations. The airborne lidar observations of 9 April 2007 were compared to space borne lidar data on board of the satellite Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO). The systems agreed about the increase of cloud top height along the same flight track. However, during the time delay of 1 h between the lidar measurements, advection and cloud processing took place, and a detailed comparison of small-scale cloud structures was not possible. A double layer cloud at an altitude of 4 km was observed with lidar at the West coast in the direct vicinity of Svalbard (14 April 2007). The cloud system consisted of two geometrically thin liquid cloud layers (each 150 m thick) with ice below each layer. While the upper one was possibly formed by orographic lifting under the influence of westerly winds, or by the vertical wind shear shown by ECMWF analyses, the lower one might be the result of evaporating precipitation out of the upper layer. The existence of ice precipitation between the two layers supports the hypothesis that humidity released from evaporating precipitation was cooled and consequently condensed as it experienced the radiative cooling from the upper layer. In summary, a unique data set characterizing tropospheric Arctic clouds was collected with lidar, in situ and radiation instruments. The joint evaluation with meteorological analyses allowed a detailed insight in cloud properties, cloud evolution processes and radiative effects.
The present thesis aims to introduce process-based model for species range dynamics that can be fitted to abundance data. For this purpose, the well-studied Proteaceae species of the South African Cape Floristic Region (CFR) offer a great data set to fit process-based models. These species are subject to wildflower harvesting and environmental threats like habitat loss and climate change. The general introduction of this thesis presents shortly the available models for species distribution modelling. Subsequently, it presents the feasibility of process-based modelling. Finally, it introduces the study system as well as the objectives and layout. In Chapter 1, I present the process-based model for range dynamics and a statistical framework to fit it to abundance distribution data. The model has a spatially-explicit demographic submodel (describing dispersal, reproduction, mortality and local extinction) and an observation submodel (describing imperfect detection of individuals). The demographic submodel links species-specific habitat models describing the suitable habitat and process-based demographic models that consider local dynamics and anemochoric seed dispersal between populations. After testing the fitting framework with simulated data, I applied it to eight Proteaceae species with different demographic properties. Moreover, I assess the role of two other demographic mechanisms: positive (Allee effects) and negative density-dependence. Results indicate that Allee effects and overcompensatory local dynamics (including chaotic behaviour) seem to be important for several species. Most parameter estimates quantitatively agreed with independent data. Hence, the presented approach seemed to suit the demand of investigating non-equilibrium scenarios involving wildflower harvesting (Chapter 2) and environmental change (Chapter 3). The Chapter 2 addresses the impacts of wildflower harvesting. The chapter includes a sensitivity analysis over multiple spatial scales and demographic properties (dispersal ability, strength of Allee effects, maximum reproductive rate, adult mortality, local extinction probability and carrying capacity). Subsequently, harvesting effects are investigated on real case study species. Plant response to harvesting showed abrupt threshold behavior. Species with short-distance seed dispersal, strong Allee effects, low maximum reproductive rate, high mortality and high local extinction are most affected by harvesting. Larger spatial scales benefit species response, but the thresholds become sharper. The three case study species supported very low to moderate harvesting rates. Summarizing, demographic knowledge about the study system and careful identification of the spatial scale of interest should guide harvesting assessments and conservation of exploited species. The sensitivity analysis’ results can be used to qualitatively assess harvesting impacts for poorly studied species. I investigated in Chapter 3 the consequences of past habitat loss, future climate change and their interaction on plant response. I use the species-specific estimates of the best model describing local dynamics obtained in Chapter 1. Both habitat loss and climate change had strong negative impacts on species dynamics. Climate change affected mainly range size and range filling due to habitat reductions and shifts combined with low colonization. Habitat loss affected mostly local abundances. The scenario with both habitat loss and climate change was the worst for most species. However, this impact was better than expected by simple summing of separate effects of habitat loss and climate change. This is explained by shifting ranges to areas less affected by humans. Range size response was well predicted by the strength of environmental change, whereas range filling and local abundance responses were better explained by demographic properties. Hence, risk assessments under global change should consider demographic properties. Most surviving populations were restricted to refugia, serving as key conservation focus.The findings obtained for the study system as well as the advantages, limitations and potentials of the model presented here are further discussed in the General Discussion. In summary, the results indicate that 1) process-based demographic models for range dynamics can be fitted to data; 2) demographic processes improve species distribution models; 3) different species are subject to different processes and respond differently to environmental change and exploitation; 4) density regulation type and Allee effects should be considered when investigating range dynamics of species; 5) the consequences of wildflower harvesting, habitat loss and climate change could be disastrous for some species, but impacts vary depending on demographic properties; 6) wildflower harvesting impacts varies over spatial scale; 7) The effects of habitat loss and climate change are not always additive.
Central stars of planetary nebulae are low-mass stars on the brink of their final evolution towards white dwarfs. Because of their surface temperature of above 25,000 K their UV radiation ionizes the surrounding material, which was ejected in an earlier phase of their evolution. Such fluorescent circumstellar gas is called a "Planetary Nebula". About one-tenth of the Galactic central stars are hydrogen-deficient. Generally, the surface of these central stars is a mixture of helium, carbon, and oxygen resulting from partial helium burning. Moreover, most of them have a strong stellar wind, similar to massive Pop-I Wolf-Rayet stars, and are in analogy classified as [WC]. The brackets distinguish the special type from the massive WC stars. Qualitative spectral analyses of [WC] stars lead to the assumption of an evolutionary sequence from the cooler, so-called late-type [WCL] stars to the very hot, early-type [WCE] stars. Quantitative analyses of the winds of [WC] stars became possible by means of computer programs that solve the radiative transfer in the co-moving frame, together with the statistical equilibrium equations for the population numbers. First analyses employing models without iron-line blanketing resulted in systematically different abundances for [WCL] and [WCE] stars. While the mass ratio of He:C is roughly 40:50 for [WCL] stars, it is 60:30 in average for [WCE] stars. The postulated evolution from [WCL] to [WCE] however could only lead to an increase of carbon, since heavier elements are built up by nuclear fusion. In the present work, improved models are used to re-analyze the [WCE] stars and to confirm their He:C abundance ratio. Refined models, calculated with the Potsdam WR model atmosphere code (PoWR), account now for line-blanketing due to iron group elements, small scale wind inhomogeneities, and complex model atoms for He, C, O, H, P, N, and Ne. Referring to stellar evolutionary models for the hydrogen-deficient [WC] stars, Ne and N abundances are of particular interest. Only one out of three different evolutionary channels, the VLTP scenario, leads to a Ne and N overabundance of a few percent by mass. A VLTP, a very late thermal pulse, is a rapid increase of the energy production of the helium-burning shell, while hydrogen burning has already ceased. Subsequently, the hydrogen envelope is mixed with deeper layers and completely burnt in the presence of C, He, and O. This results in the formation of N and Ne. A sample of eleven [WCE] stars has been analyzed. For three of them, PB 6, NGC 5189, and [S71d]3, a N overabundance of 1.5% has been found, while for three other [WCE] stars such high abundances of N can be excluded. In the case of NGC 5189, strong spectral lines of Ne can be reproduced qualitatively by our models. At present, the Ne mass fraction can only be roughly estimated from the Ne emission lines and seems to be in the order of a few percent by mass. Furthermore, using a diagnostic He-C line pair, the He:C abundance ratio of 60:30 for [WCE] stars is confirmed. Within the framework of the analysis, a new class of hydrogen-deficient central stars has been discovered, with PB 8 as its first member. Its atmospheric mixture resembles rather that of the massive WNL stars than of the [WC] stars. The determined mass fractions H:He:C:N:O are 40:55:1.3:2:1.3. As the wind of PB 8 contains significant amounts of O and C, in contrast to WN stars, a classification as [WN/WC] is suggested.
Foreland-basin systems are excellent archives to decipher the feedbacks between surface and tectonic processes in orogens. The sedimentary architecture of a foreland-basin system reflects the balance between tectonic subsidence causing long-term accommodation space and sediment influx corresponding to efficiency of erosion and mass-redistribution processes. In order to explore the effects of climatic and tectonic forcing in such a system, I investigated the Oligo-Miocene foreland-basin sediments of the southern Alborz mountains, an intracontinental orogen in northern Iran, related to the Arabia-Eurasia continental collision. This work includes absolute dating methods such as 40Ar/39Ar and zircon (U-Th)/He thermochronology, magnetostratigraphy, sedimentological analysis, sandstone and conglomerate provenance study, carbon and oxygen isotope analysis, and clay mineralogy study. Results show a systematic correlation between coarsening-upward cycles and sediment accumulation rates in the basin on 105 to 106yr time scales. During thrust loading phases, the coarse-grained fraction supplied by the uplifting range is stored in the proximal part of the basin (sedimentary facies retrogradation), while fine-grained sediments are deposited in distal sectors. Variations in sediment provenance during these phases of enhanced tectonic activity give evidence for erosional unroofing phases and/or drainage-reorganization events. In addition, enhanced tectonic activity promoted the growth of topography and associated orographic barrier effects, as demonstrated by sedimentologic indicators and the analysis of stable C and O isotopes from calcareous paleosols and lacustrine/palustrine samples. Extensive progradation of coarse-grained deposits occurs during phases of decreased subsidence, when the coarse-grained fraction supplied by the uplifting range cannot be completely stored in the proximal part of the basin. In this environment, a reduction in basin subsidence is associated with laterally stacked fluvial channel deposits, and is related to intra-foreland uplift, as documented by growth strata, tectonic tilting, and sediment reworking. Increase in sediment accumulation rate associated with progradation of vertically-stacked coarse-grained fluvial channels also occurs. Paleosol O-isotope data shows that this increase is related to wetter climatic phases, suggesting that surface processes are more efficient and exhumation rates increase, giving rise to a positive feedback. Furthermore, isotopic and sedimentologic data show that starting from 10-9 Ma, climate became less arid with an increase in seasonality of precipitation. Because important changes were also recorded in the Mediterranean Sea and Asia at that time, the evidence for climatic variability observed in the Alborz mountains most likely reflects changes in Northern Hemisphere atmospheric circulation patterns. This study has additional implications for the evolution of the Alborz mountains and the Arabia-Eurasia continental collision zone. At the orogenic scale, the locus of deformation did not move steadily southward, but stepped forward and backward since Oligocene time. In particular, from ~ 17.5 to 6.2 Ma the orogen grew by a combination of frontal accretion and wedge-internal deformation on time scales of ca. 0.7 to 2 m.y. Moreover, the provenance data suggest that prior to 10-9 Ma the shortening direction changed from NW-SE to NNE-SSW, in agreement with structural data. On the scale of the entire collision zone, the evolution of the studied basins and adjacent mountain ranges suggests a new geodynamic model for the evolution of the Arabia-Eurasia continental collision zone. Numerous sedimentary basins in the Alborz mountains and in other locations of the Arabia-Eurasia collision zone record a change from a tensional (transtensional) to a compressional (transpressional) tectonic setting by ~ 36 Ma. I interpret this to reflect the onset of subduction of the stretched Arabian continental lithosphere beneath central Iran, leading to moderate plate coupling and lower- and upper-plate deformation (soft continental collision). The increase in deformation rates in the southern Alborz mountains from ~ 17.5 Ma suggests that significant upper-plate deformation must have started by the early Miocene most likely in response to an increase in degree of plate coupling. I suggest that this was related to the subduction of thicker Arabian continental lithosphere and the consequent onset of hard continental collision. This model reconciles the apparent lag time of 15-20 m.y between the late Eocene to early Oligocene age for the initial Arabia-Eurasia continental collision and the onset of widespread deformation across the collision zone to the north in early to late Miocene time.
Der "eTEACHiNG-kompass" beinhaltet Informationen zu verschiedenen Funktionen der E-Learning-Plattform "Moodle" und weiteren digitalen Lehr-Lern-Medien. Durch Anregungen sowie konkrete Nutzungs- und Handlungsvorschläge will er deren methodisch reflektierten Einsatz in der Lehre unterstützen. Inhalt Nr. 1 Lernräume einrichten. Kursgestaltung in Moodle Nr. 2 Materialien online bereitstellen. Die Moodle-Funktion "Arbeitsmaterialien" kreativ nutzen Nr. 3 Kommunizieren, organisieren und kooperieren. Foren in Moodle verwenden Nr. 4 Lernende begleiten, Veranstaltungen evaluieren. Die Feedback-Funktion in Moodle Nr. 5 Inhalte online-unterstützt vermitteln. Mit der Moodle-Funktion "Lektion" arbeiten Nr. 6 Unterstützen und überprüfen. Mit der Moodle-Funktion "Test" arbeiten Nr. 7 Online-Glossare. Wissensspeicher im Internet Nr. 8 Kooperatives und kollaboratives Lernen im Netz Arbeiten mit Wikis. Nr. 9 Der Lernbegleiter. Lernen in Worte fassen Nr. 10 Web Based Training. Aufbereiten von Lehrinhalten für die Online-Vermittlung Nr. 11 Podcasting. Einsatzmöglichkeiten in der Hochschullehre
Das serotonerge System besitzt sowohl bei Invertebraten als auch bei Vertebraten eine große Bedeutung für die Kontrolle und Modulation vieler physiologischer Prozesse und Verhaltensleistungen. Bei der Honigbiene Apis mellifera spielt Serotonin (5-Hydroxytryptamin, 5-HT) eine wichtige Rolle bei der Arbeitsteilung und dem Lernen. Die 5-HT-Rezeptoren, die überwiegend zur Familie der G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCRs) gehören, besitzen eine Schlüsselstellung für das Verständnis der molekularen Mechanismen der serotonergen Signalweiterleitung. Ziel dieser Arbeit war es, 5-HT-Rezeptoren der Honigbiene zu charakterisieren. Dazu zählt die Identifizierung der molekularen Struktur, die Ermittlung der intrazellulären Signalwege, die Erstellung von pharmakologischen Profilen, die Ermittlung der Expressionsmuster und die Ermittlung der physiologischen Funktionen der Rezeptoren. Mit Hilfe der Informationen aus dem Honey Bee Genome Project, konnten drei RezeptorcDNAs kloniert werden. Vergleiche der abgeleiteten Aminosäuresequenzen mit den Aminosäuresequenzen bereits charakterisierter Rezeptoren legten nahe, dass es sich dabei um einen 5-HT1- (Am5-HT1) und zwei 5-HT2-Rezeptoren (Am5-HT2α und Am5-HT2β) handelt. Die strukturelle Analyse der abgeleiteten Aminosäuresequenz dieser Rezeptoren postuliert das Vorhandensein der charakteristischen heptahelikalen Architektur von GPCRs und zeigt starkkonservierte Motive, die bedeutend für die Ligandenbindung, die Rezeptoraktivierung und die Kopplung an G-Proteine sind. Für die beiden 5 HT2-Rezeptoren konnte zudem alternatives Spleißen nachgewiesen werden. Mit den cDNAs des Am5-HT1- und des Am5-HT2α-Rezeptors wurden HEK293-Zellen stabil transfiziert und anschließend die Rezeptoren funktionell und pharmakologisch analysiert. Am5-HT1 hemmt bei Aktivierung abhängig von der 5-HT-Konzentration die cAMPProduktion.Die Substanzen 5-Methoxytryptamin (5-MT) und 5-Carboxamidotryptamin konnten als Agonisten identifiziert werden. Methiothepin dagegen blockiert die 5-HTWirkung vollständig. Prazosin und WAY100635 stellen partielle Antagonisten des Am5-HT1-Rezeptors dar. Der Am5-HT2_-Rezeptor stimuliert bei Aktivierung die Synthese des sekundären Botenstoffs Inositoltrisphosphat, was wiederum zu einer messbaren Erhöhung der intrazellulären Ca2+-Konzentration führt. 5-MT und 8-OH-DPAT zeigen eine deutliche agonistische Wirkung auf Am5-HT2α. Dagegen besitzen Clozapin, Methiothepin, Mianserin und Cyproheptadin die Fähigkeit, die 5-HT-Wirkung um 51-64 % zu vermindern. Die bereits erwähnte alternative Spleißvariante von Am5-HT2α wurde ebenfalls in HEK293-Zellen exprimiert und analysiert, scheint jedoch eigenständig nicht funktionell zu sein. Gegen die dritte cytoplasmatische Schleife (CPL3) wurde ein polyklonales Antiserum generiert. Dieses erkennt in Western-Blot-Analysen ein Protein mit einer Masse von ca. 50 kDa. Durch immunhistochemische Analysen am Bienengehirn wurde die Verteilung des Rezeptors genauer untersucht. Dabei zeigten die optischen Neuropile, besonders die Lamina und die Ocellarnerven, stets eine starke Markierung. Außerdem wird der Rezeptor in den α- und β-Loben sowie der Lippe, dem Basalring und dem Pedunculus der Pilzkörper exprimiert. Doppelmarkierungen zeigen stets eine enge Nachbarschaft von serotonergen Fasern und dem Am5-HT1-Rezeptor. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass der Am5-HT1-Rezeptor sehr wahrscheinlich an der Regulation des phototaktischen Verhalten der Honigbiene beteiligt ist. Verfütterung von 5-HT hat eine deutlich negative Wirkung auf das phototaktischen Verhalten. Diese kann durch den Am5-HT1-Rezeptor-Agonisten 5-CT imitiert werden. Schließlich konnte gezeigt werden, dass der Am5-HT1-Antagonist Prazosin die 5-HT-Wirkung deutlich vermindern kann.
With the rise of electronic integration between organizations, the need for a precise specification of interaction behavior increases. Information systems, replacing interaction previously carried out by humans via phone, faxes and emails, require a precise specification for handling all possible situations. Such interaction behavior is described in process choreographies. Choreographies enumerate the roles involved, the allowed interactions, the message contents and the behavioral dependencies between interactions. Choreographies serve as interaction contract and are the starting point for adapting existing business processes and systems or for implementing new software components. As a thorough analysis and comparison of choreography modeling languages is missing in the literature, this thesis introduces a requirements framework for choreography languages and uses it for comparing current choreography languages. Language proposals for overcoming the limitations are given for choreography modeling on the conceptual and on the technical level. Using an interconnection modeling style, behavioral dependencies are defined on a per-role basis and different roles are interconnected using message flow. This thesis reveals a number of modeling "anti-patterns" for interconnection modeling, motivating further investigations on choreography languages following the interaction modeling style. Here, interactions are seen as atomic building blocks and the behavioral dependencies between them are defined globally. Two novel language proposals are put forward for this modeling style which have already influenced industrial standardization initiatives. While avoiding many of the pitfalls of interconnection modeling, new anomalies can arise in interaction models. A choreography might not be realizable, i.e. there does not exist a set of interacting roles that collectively realize the specified behavior. This thesis investigates different dimensions of realizability.
Die vorliegende Arbeit untersucht die Frage, welche Auswirkung die Zunahme irregulärer Migration aus den Gebieten Afrikas südlich der Sahara in die Europäische Union (EU) auf die politischen Beziehungen der Regionen zueinander hat. Wissenschaftliche Arbeiten zu internationaler und irregulärer Migration und ihrer Auswirkung auf die Internationalen Beziehungen sind bisher die Ausnahme. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag dazu, diese Lücke zu füllen und Migration aus einer politikwissenschaftlichen Perspektive zu beleuchten. Durch eine fundierte Analyse können Politikstrategien der Afrikanischen und der Europäischen Seite aufgezeigt, die Chancen der Interessensdurchsetzung bewertet und die Wirkung der Kooperation auf die Problematik der irregulären Migration eingeschätzt werden. Die Arbeit baut auf den gängigen Theorien der Internationalen Beziehungen auf, die Hypothesen beruhen auf einer Gegenüberstellung der kooperationspolitischen Annahmen des Neorealismus und des neoliberalen Institutionalismus. Die empirische Überprüfung beruht auf einer qualitativen Inhaltsanalyse zugänglicher Dokumente und Verträge der EU und der African Union (AU) sowie der Westafrikanischen Regionalorganisation ECOWAS. Ergänzt wird die Dokumentenstudie um Experteninterviews mit afrikanischen Botschaftern in Berlin. Die Arbeit kommt zu dem Ergebnis, dass die Zunahme irregulärer Migration zu einer Veränderung in der Europäisch-Afrikanischen Kooperation geführt hat. Migrationspolitik ist zu einem strategischen Bereich der EU-Außenpolitik gegenüber Afrika geworden. In der Europäischen Politik überwiegen trotz Anerkennung der entwicklungspolitischen Möglichkeiten regulärer Migration restriktive Ansätze. Diese wirken sich nachteilig auf die Afrikanischen Herkunftsländer aus und begünstigen eine weitere Zunahme irregulärer Migration. Um angemessene Politikstrategien zu entwickeln ist aufgrund einer nicht zu erwartenden Veränderung der Europäischen Politik insbesondere die Afrikanische Seite gefragt. Hier dominierte in der Vergangenheit eine kritische Haltung gegenüber Personenfreizügigkeit. Erst seit kurzem kommt es zu einer abgestimmten supranationalen Positionierung auf ECOWAS- und AU-Ebene, in der positive Wirkungen regulärer Migration anerkannt werden. Diese spiegeln sich aber bisher nicht in nationalstaatlichen Politiken wider.
A huge number of applications require coherent radiation in the visible spectral range. Since diode lasers are very compact and efficient light sources, there exists a great interest to cover these applications with diode laser emission. Despite modern band gap engineering not all wavelengths can be accessed with diode laser radiation. Especially in the visible spectral range between 480 nm and 630 nm no emission from diode lasers is available, yet. Nonlinear frequency conversion of near-infrared radiation is a common way to generate coherent emission in the visible spectral range. However, radiation with extraordinary spatial temporal and spectral quality is required to pump frequency conversion. Broad area (BA) diode lasers are reliable high power light sources in the near-infrared spectral range. They belong to the most efficient coherent light sources with electro-optical efficiencies of more than 70%. Standard BA lasers are not suitable as pump lasers for frequency conversion because of their poor beam quality and spectral properties. For this purpose, tapered lasers and diode lasers with Bragg gratings are utilized. However, these new diode laser structures demand for additional manufacturing and assembling steps that makes their processing challenging and expensive. An alternative to BA diode lasers is the stripe-array architecture. The emitting area of a stripe-array diode laser is comparable to a BA device and the manufacturing of these arrays requires only one additional process step. Such a stripe-array consists of several narrow striped emitters realized with close proximity. Due to the overlap of the fields of neighboring emitters or the presence of leaky waves, a strong coupling between the emitters exists. As a consequence, the emission of such an array is characterized by a so called supermode. However, for the free running stripe-array mode competition between several supermodes occurs because of the lack of wavelength stabilization. This leads to power fluctuations, spectral instabilities and poor beam quality. Thus, it was necessary to study the emission properties of those stripe-arrays to find new concepts to realize an external synchronization of the emitters. The aim was to achieve stable longitudinal and transversal single mode operation with high output powers giving a brightness sufficient for efficient nonlinear frequency conversion. For this purpose a comprehensive analysis of the stripe-array devices was done here. The physical effects that are the origin of the emission characteristics were investigated theoretically and experimentally. In this context numerical models could be verified and extended. A good agreement between simulation and experiment was observed. One way to stabilize a specific supermode of an array is to operate it in an external cavity. Based on mathematical simulations and experimental work, it was possible to design novel external cavities to select a specific supermode and stabilize all emitters of the array at the same wavelength. This resulted in stable emission with 1 W output power, a narrow bandwidth in the range of 2 MHz and a very good beam quality with M²<1.5. This is a new level of brightness and brilliance compared to other BA and stripe-array diode laser systems. The emission from this external cavity diode laser (ECDL) satisfied the requirements for nonlinear frequency conversion. Furthermore, a huge improvement to existing concepts was made. In the next step newly available periodically poled crystals were used for second harmonic generation (SHG) in single pass setups. With the stripe-array ECDL as pump source, more than 140 mW of coherent radiation at 488 nm could be generated with a very high opto-optical conversion efficiency. The generated blue light had very good transversal and longitudinal properties and could be used to generate biphotons by parametric down-conversion. This was feasible because of the improvement made with the infrared stripe-array diode lasers due to the development of new physical concepts.
Die vorliegende Untersuchung zeigt das ständige Wachstum der Dimension und Bedeutung der staatlichen Schutzpflichten als eine eigenständige Funktion der Grundrechte. Mit jedem Fortschritt und der Entwicklung in der modernen Welt, entstehen in der Gesellschaft immer wieder neue Bereiche, die gesetzlicher Regulierung bedürfen. Daher ist die staatliche Aufgabe eindeutig: Der Staat muss die in der Verfassung ausgelegten Prinzipien in der Realität durch die Gesetze umsetzen und sie ständig wiederkehrend nachbessern. Daher ist der Staat gefordert, die Einzelnen repressiv und präventiv zu schützen. Die Dissertation untersucht die Problematik von staatlichen Schutzpflichten im Rahmen der Grundrechte der georgischen Verfassung vom 24. August 1995 im Vergleich mit den Menschenrechten und Grundfreiheiten der Europäischen Menschenrechtskonvention. Die Arbeit greift ein Grundrechtsproblem auf, das sich gerade in rechtlichen und politischen Umbruchssituationen wie diejenige, die Georgien als Nachfolgestaat der zerbrochenen Sowjetunion durchlebt, als besonders wichtig erweist. Auf dem Weg zur dogmatischen Entfaltung einer grundrechtlichen Schutzpflicht wird als eine Art Leitbild die Europäische Menschenrechtskonvention (EMRK) herangezogen. Dies erklärt sich aus der Natur der EMRK, die sich als eine Art Verfassung für Europa darstellt und in Georgien seit 1999 in Kraft ist. In der Arbeit wird auf die deutsche Schutzpflichtenlehre verwiesen. Das erklärt sich aus der in Deutschland schon seit etwa 30 Jahren geführten Diskussion, die immer noch nicht abgeschlossen ist, aber aus der sich bemerkenswerte und kontroverse Ergebnisse ziehen lassen. Die Arbeit zeigt, dass die georgische Verfassung zahlreiche Ansätze der staatlichen Schutzpflichten – allgemeiner und konkreter Art – liefert, die auch vor allem in der Rechtsprechung des Georgischen Verfassungsgerichts verschiedentlich schon aufgegriffen wurden, durchaus zum Teil unter Rückgriff auf Aussagen der Europäischen Menschenrechtskonvention (EMRK) bzw. des Europäischen Gerichtshofes für Menschenrechte (EGMR). Den Bereich der grundrechtlichen Schutzpflichten der georgischen Verfassung auszuleuchten ist für eine relativ neue Rechtstaatlichkeit eines postsowjetischen Staates wichtig, um den Anstoß für eine dringend nötige Debatte zu geben.
Hohe Leistungsansprüche im Wettkampfsport erfordern von den Athleten eine hohe sportliche Belastbarkeit. Möglichkeiten die Trainingsumfänge und -intensitäten zu erhöhen, sind z.T. ausgeschöpft. So bestehen nach wie vor Bestrebungen neue Wege zu finden, um mögliche Leistungsreserven zu erschließen. Elektrotherapieverfahren haben sich im klinischen Alltag, u.a. zur Behandlung von Traumata, bewährt und werden häufig zum Zweck der Analgesierung, Verbesserung der Gewebedurchblutung und zur Muskelstimulation angewandt. Deren Einsatz im adjuvanten Bereich der Trainingsbegleitung wurde bislang nur vereinzelt beschrieben. In der vorliegenden Studie wurden die Auswirkungen einer elektromagnetischen Anwendungsform auf ausgewählte psycho-physische Parameter untersucht (Kontrollgruppenvergleich mit placebokontrolliertem Design), um Aussagen über praxisrelevante Ansätze zur trainingsunterstützenden Betreuung abzuleiten. Es stellte sich die Frage, ob eine Intervention (15 x / 4 Wo.) mit frequenzmodulierten Wechselströmen im vorwiegend niederfrequenten Wirkungsspektrum (0-10000Hz, 5 μA / cm², CellVAS®) zu einer Beeinflussung der untersuchten Parameter führen und dahingehend nachhaltige leistungsfördernde oder -reduzierende Effekte erzielt werden könnten. Des Weiteren sollte geprüft werden, inwiefen die erhobenen Parameter (PWC170, Squat-Jump, Lateralflexion der Wirbelsäule und SF36®) aussagekräftig genug sind. Die Wirksamkeit des Applikationsform wurde im Prä-Post-Vergleich vor (T1), nach (T2) und 4 Wo. nach Abschluss (T3, Nachhaltigkeit) der Intervention analysiert. Die Teilnehmer der Kontrollgruppe erhielten vergleichbare Applikationen im Placebomodus. Das Probandenkollektiv bestand aus gesunden Leistungssportlern, deren Sportarten einen hohen Kraftausdaueranteil enthielten (n=127). Die Gruppenzuteilung erfolgte teilrandomisiert in Haupt- (HG) und Kontrollgruppe (KG). Zudem wurden die Gruppen zusätzlich geschlechtsspezifisch getrennt. Im Untersuchungsverlauf ließen sich Veränderungen für die Leistungsparameter PWC170 und Squat Jump erkennen. Inwiefern diese Abweichungen auf den Einfluss der Intervention mit frequenzmodulierten Wechselströmen im niederfrequenten Wirkungsspektrum zurückzuführen sind, konnte in dieser Untersuchung nicht eindeutig geklärt werden. Die nachgewiesenen Effekte ließen sich nach den zu Grunde liegenden wissenschaftlichen Standards nicht statistisch valide belegen. Der wissenschaftliche Nachweis einer mögliche Leistungsveränderung konnte nicht abschließend erbracht werden. Im therapeutischen Bereich hat die untersuchte Applikationsform, auf Basis der bestehen Studienlage, ihre Anwendung gefunden und kann bedenkenlos verwendet werden. Für den Einsatz als unterstützendes Verfahren in der sportlichen Praxis besteht nach wie vor Bedarf an validen, randomisierten Studien, die die Wirksamkeit der Applikationsform auf psycho-physische Parameter von Athleten nachhaltig belegen, bevor sie in der sportlichen Praxis Anwendung finden sollten.
Leaves are the main photosynthetic organs of vascular plants, and leaf development is dependent on a proper control of gene expression. Transcription factors (TFs) are global regulators of gene expression that play essential roles in almost all biological processes among eukaryotes. This PhD project focused on the characterization of the sink-to-source transition of Arabidopsis leaves and on the analysis of TFs that play a role in early leaf development. The sink-to-source transition occurs when the young emerging leaves (net carbon importers) acquire a positive photosynthetic balance and start exporting photoassimilates. We have established molecular and physiological markers (i.e., CAB1 and CAB2 expression levels, AtSUC2 and AtCHoR expression patterns, chlorophyll and starch levels, and photosynthetic electron transport rates) to identify the starting point of the transition, especially because the sink-to-source is not accompanied by a visual phenotype in contrast to other developmental transitions, such as the mature-to-senescent transition of leaves. The sink-to-source transition can be divided into two different processes: one light dependent, related to photosynthesis and light responses; and one light independent or impaired, related to the changes in the vascular tissue that occur when leaves change from an import to an export mode. Furthermore, starch, but not sucrose, has been identified as one of the potential signalling molecules for this transition. The expression level of 1880 TFs during early leaf development was assessed by qRTPCR, and 153 TFs were found to exhibit differential expression levels of at least 5-fold. GRF, MYB and SRS are TF families, which are overrepresented among the differentially expressed TFs. Additionally, processes like cell identity acquisition, formation of the epidermis and leaf development are overrepresented among the differentially expressed TFs, which helps to validate the results obtained. Two of these TFs were further characterized. bZIP21 is a gene up-regulated during the sink-to-source and mature-to-senescent transitions. Its expression pattern in leaves overlaps with the one observed for AtCHoR, therefore it constitutes a good marker for the sink-to-source transition. Homozygous null mutants of bZIP21 could not be obtained, indicating that the total absence of bZIP21 function may be lethal to the plant. Phylogenetic analyses indicate that bZIP21 is an orthologue of Liguleless2 from maize. In these analyses, we identified that the whole set of bZIPs in plants originated from four founder genes, and that all bZIPs from angiosperms can be classified into 13 groups of homologues and 34 Possible Groups of Orthologues (PoGOs). bHLH64 is a gene highly expressed in early sink leaves, its expression is downregulated during the mature-to-senescent transition. Null mutants of bHLH64 are characterized by delayed bolting when compared to the wild-type; this indicates a possible delay in the sink-to-source transition or the retention of a juvenile identity. A third TF, Dof4, was also characterized. Dof4 is neither differentially expressed during the sink-to-source nor during the senescent-to-mature transition, but a null mutant of Dof4 develops bigger leaves than the wild-type and forms a greater number of siliques. The Dof4 null mutant has proven to be a good background for biomass accumulation analysis. Though not overrepresented during the sink-to-source transition, NAC transcription factors seem to contribute significantly to the mature-to-senescent transition. Twenty two NACs from Arabidopsis and 44 from rice are differentially expressed during late stages of leaf development. Phylogenetic analyses revealed that most of these NACs cluster into three big groups of homologues, indicating functional conservation between eudicots and monocots. To prove functional conservation of orthologues, the expression of ten NAC genes of barley was analysed. Eight of the ten NAC genes were found to be differentially expressed during senescence. The use of evolutionary approaches combined with functional studies is thus expected to support the transfer of current knowledge of gene control gained in model species to crops.
Die acinösen Speicheldrüsen der Schabe Periplaneta americana sind reich durch serotonerge, dopaminerge und GABAerge Fasern innerviert. Die biogenen Amine Serotonin (5-HT) und Dopamin (DA) induzieren die Sekretion eines NaCl-haltigen Primärspeichels. Die physiologische Rolle der GABAergen Innervation des Drüsenkomplexes war bislang unbekannt. Weiterhin wurde vermutet, dass Tyramin (TA) und Octopamin (OA) an der Speichelbildung beteiligt sind. Mittels intrazellulärer Ableitungen von sekretorischen Acinuszellen mit und ohne Stimulierung des Speicheldrüsennervs (SDN) sollte daher die Wirkung von GABA, TA und OA im Speicheldrüsenkomplex untersucht werden. Intrazelluläre Ableitungen aus Acinuszellen zeigten, dass sowohl DA als auch 5 HT biphasische Änderungen des Membranpotentials induzierten. Diese bestanden aus einer initialen Hyperpolarisation und einer darauf folgenden transienten Depolarisation. Stimulierung des SDN mittels einer Saugelektrode verursachte ebenfalls biphasische Änderungen des Membranpotentials der Acinuszellen, die mit den DA- bzw. 5-HT-induzierten Änderungen kinetisch identisch waren. Dieses Ergebnis zeigte, dass die elektrische Stimulierung des SDN im Nerv-Speicheldrüsenpräparat eine verlässliche Methode zur Untersuchung der Wirkungen von Neuromodulatoren auf die dopaminerge und/oder sertotonerge Neurotransmission ist. Die Hyperpolarisation der DA-induzierten Potentialänderungen wurde durch eine intrazelluläre Ca2+-Freisetzung und die Öffnung basolateral lokalisierter Ca2+-gesteuerter K+-Kanäle verur-sacht. Die DA- und 5-HT-induzierte Depolarisation hing kritisch von der Aktivität eines basolateral lokalisierten Na+-K+-2Cl--Symporters ab. GABA, TA und OA potenzierten die elektrischen Antworten der Acinuszellen, wenn diese durch SDN-Stimulierung hervorgerufen wurden. Dabei war OA wirksamer als TA. Dieses Ergebnis zeigte, dass diese Substanzen als im Drüsenkomplex präsynaptisch und erregend als Neuromodulatoren wirken. Pharmakologische Untersuchungen ergaben, dass die erregende Wirkung von GABA durch einen G-Protein-gekoppelten GABAB-Rezeptor vermittelt wurde. Messungen der durch SDN-Stimulierung induzierten Flüssigkeits- und Proteinsekretionsraten zeigten, dass beide Parameter in Anwesenheit von GABA verstärkt waren. Dies ließ auf eine verstärkte serotonerge Neurotransmission schließen, da nur 5-HT die Bildung eines Protein-haltigen Speichels verursacht. Immuncytochemische Untersuchungen zeigten, dass die Drüsen tyraminerge und octopaminerge Innervation empfangen. Weiterhin wurde der erste charakterisierte TA-Rezeptor (PeaTYR1) der Schabe auf einem paarigen, lateral zur Drüse ziehenden Nerv markiert, der auch tyraminerge Fasern enthielt. Die vorliegende Arbeit trug zum Verständnis der komplexen Funktionsweise der Speicheldrüse der Schabe bei und erweiterte das lückenhafte Wissen über die neuronale Kontrolle exokriner Drüsen in Insekten.
This thesis considers on the one hand the construction of point processes via conditional intensities, motivated by the partial Integration of the Campbell measure of a point process. Under certain assumptions on the intensity the existence of such a point process is shown. A fundamental example turns out to be the Pólya sum process, whose conditional intensity is a generalisation of the Pólya urn dynamics. A Cox process representation for that point process is shown. A further process considered is a Poisson process of Gaussian loops, which represents a noninteracting particle system derived from the discussion of indistinguishable particles. Both processes are used to define particle systems locally, for which thermodynamic limits are determined.
Santeria – von afrikanischen Orishas über kubanische Heilige zur amerikanischen „Lifestyle-Kultur“
(2009)
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwicklungsprozess der Santeria im Rahmen der Afrikanischen Diaspora. Dabei werden die pluralen Formen der Orisha-Religion der Yoruba in Afrika im Hinblick auf ihre Funktion als religiöses Fundament der Santeria untersucht. Im Folgenden wird die Entstehung der Santeria auf Kuba, bedingt durch die Einfuhr einer Vielzahl von Yoruba Sklaven, analysiert. Dabei spielt die Vermischung des kubanischen Volkskatholizismus mit den Orishas der Yoruba, die in einer neuen synkretischen Religion - die Santeria - mündet, eine hervorgehobene Rolle. Auch der Einfluss von anderen Glaubenssystemen (Spiritismus) wird an dieser Stelle deutlich gemacht. Im Mittelteil der Arbeit stehen die Emigrationen zahlreicher Kubanern nach der Revolution von 1959, welche somit die Santeria in die USA exportierten. Inwiefern sich die Santeria im Kontext der USA weiterentwickelte bzw. welche neuen Religionsvarianten entstanden sind, wird an dieser Stelle untersucht. Auch die zunehmende Kommerzialisierung der Santeria-Varianten wird kritisch analysiert, besonders im Hinblick auf die wachsende Bedeutung von Botanicas. Der letzte Teil der Arbeit beschäftigt sich mit den gegenwärtigen Entwicklungstendenzen der Santeria zur Lifestyle-Kultur im Rahmen des spirituellen Shoppings und geht auf die öffentliche Wahrnehmung in den USA ein. Dabei wird auch die ‚breite Massentauglichkeit’ der Santeria im Vergleich zu anderen Immigrantenreligionen herausgestellt und ihr Potential als kulturell-religiöse Identifikationsmöglichkeit für diverse Migrantengemeiden in einer zunehmend globalisierten Welt untersucht.
Rezensierte Werke: Till Müller-Heidelberg u. a. (Hrsg.), Grundrechte-Report 2009 – Zur Lage der Bürger- und Menschenrechte in Deutschland, Fischer Taschenbuch Verlag, 2009, 272 Seiten, ISBN 978- 3-596-18373-9, 9,95 €; Heiner Bielefeldt u. a. (Hrsg.), Jahrbuch Menschenrechte 2009 – Religionsfreiheit, Böhlau Verlag, 2008, 293 Seiten, ISBN 978-3-205-78190-5, 19,90 €.