Refine
Document Type
- Article (3)
- Preprint (2)
- Doctoral Thesis (1)
Language
- English (6)
Has Fulltext
- yes (6)
Is part of the Bibliography
- no (6)
Keywords
- Anticoagulation (1)
- Blue Hole (1)
- Caribbean (1)
- DNA metabarcoding (1)
- ET (1)
- ITS (1)
- MPN (1)
- MPN-U (1)
- Major bleeding (1)
- Natural hazards (1)
- PMF (1)
- PV (1)
- Palaeoceanography (1)
- Palaeoclimate (1)
- Physical oceanography (1)
- Thromboembolism (1)
- Thrombosis (1)
- climate (1)
- elevational gradient (1)
- fungal pathogens (1)
- hurricane (1)
- mycorrhiza (1)
- plant regeneration (1)
- sea-surface-temperature (1)
- transplant experiment (1)
Tropical cyclones (TC) represent a substantial threat to life and property for Caribbean and adjacent populations. The prospective increase of TC magnitudes, expressed in the 15th chapter of the IPCC AR5 report, entails a rising probability of ecological and social disasters, which were tragically exemplified by several severe Caribbean TC strikes during the past 20 years. Modern IPCC-grade climate models, however, still lack the required spatial and temporal resolution to accurately consider the underlying boundary conditions that modulate long-time TC patterns beyond the Instrumental Era. It is thus necessary to provide a synoptic mechanistic understanding regarding the origin of such long-time patterns, in order to predict reliable changes of TC magnitude and frequency under future climate scenarios. Caribbean TC records are still rare and often lack the necessary continuity and resolution to overcome these limitations. Here, we report on an annually-resolved sedimentary archive from the bottom of the Great Blue Hole (Lighthouse Reef, Belize). The TC record encompasses 1885 years and extends all existing site-specific TC archives both in terms of resolution and duration. We identified a likely connection between long-term TC patterns and climate phenomena responses to Common Era climate variations and offer a conceptual and comparative view considering several involved tropospheric and oceanographic control mechanisms such as the El-Niño-Southern-Oscillation, the North Atlantic Oscillation and the Atlantic Multidecadal Oscillation. These basin-scaled climate modes exercise internal control on TC activity by modulating the thermodynamic environment (sea-surface temperature and vertical wind shear stress dynamics) for enhanced/suppressed TC formation both on millennial (primary) and multi-decadal (secondary) time scales. We interpret the beginning of the Medieval Warm Period (MWP) as an important time interval of the Common Era record and suspect that the southward migration of the intertropical convergence zone (ITCZ) caused, in combination with extensive hydro-climate changes, a shift in the tropical Atlantic TC regime. The TC activity in the south-western Caribbean changed in general from a stable and less active stage (100–900 CE) to a more active and variable state (1,100 CE-modern).
Paläoklimarekonstruktionen, die es sich zum Ziel gesetzt haben, Klima-Mensch Interaktionen auf lange Zeitreihen betrachtet zu erforschen, nehmen begünstigt durch die aktuell intensiv geführte Klimadebatte, einen immer größer werdenden Stellenwert in der öffentlichen und wissenschaftlichen Wahrnehmung ein. Denn trotz aller wissenschaftlicher Fortschritte, die in den vergangenen Jahrzehnten im Bereich der modernen Klimaforschung gemacht wurden, bleibt die zuverlässige Vorhersage und Modellierung von zukünftigen Klimaveränderungen noch immer eine der größten Herausforderungen unser heutigen Zeit. Betrachtet man die Karibik exemplarisch in diesem Rahmen, dann prognostizieren viele Modellrechnungen, infolge steigender Ozeantemperaturen, ein deutlich häufigeres Auftreten von tropischen Stürmen und Hurrikanen sowie eine Verschiebung hin zu höheren Sturmstärken. Dieser Trend stellt für die Karibik und viele daran angrenzende Staaten eine der größten Gefahren des modernen Klimawandels dar, den es wissenschaftlich über einen langen Zeitrahmen zu erforschen gilt.
Klimaprognosen stützen sich meist vollständig auf hoch-aufgelöste instrumentelle Datensätze. Diese sind aber alle durch einen wesentlichen Aspekt limitiert. Aufgrund ihrer eingeschränkten Verfügbarkeit (~150 Jahre) fehlt ihnen die erforderliche Tiefe, um die auf langen Zeitskalen operierenden Prozesse der globalen Klimadynamik adäquat abbilden zu können. Betrachtet man das Holozän in seiner Gesamtheit, so wurde die globale Klimadynamik über die vergangenen ~11,700 Jahre von periodisch auftretenden Prozessen und Abläufen gesteuert. Diese wirken grundsätzlich über Zeiträume von mehreren Jahrzehnten, teilweise Jahrhunderten und in einigen Fällen sogar Jahrtausenden. Viele dieser natürlichen Prozesse, können in der kurzen Instrumentellen Ära nicht gänzlich identifiziert und angemessen in Klimamodellen berücksichtig werden. Die alleinige Berücksichtigung der Instrumentellen Ära bietet daher nur eine eingeschränkte Perspektive, um die Ursachen und Abläufe von vergangenen sowie mögliche Folgen von zukünftigen Klimaveränderungen zu verstehen. Um diese Einschränkung zu überwinden, ist es somit erforderlich, dass die geowissenschaftliche Forschung mit Proxymethoden ein zusammenfassendes und mechanistisches Verständnis über alle Holozänen Klimaveränderungen erlangt.
Wenn man sich diese Limitierung, die ansteigenden Ozeantemperaturen und das in der Karibik in den vergangen 20 Jahren vermehrte Auftreten von starken tropischen Zyklonen ins Gedächtnis ruft, ist es nachvollziehbar, dass im Rahmen dieser Doktorarbeit ein zwei Jahrtausende langer und jährlich aufgelöster Klimadatensatz erarbeitet werden soll, der spät Holozäne Variationen von Ozeanoberflächenwasser-temperaturen (SST) und daraus resultierende lang-zeitliche Veränderungen in der Häufigkeit tropischer Zyklone widerspiegelt. In Zentralamerika wird das Ende der Maya Hochkultur (900-1100 n.Chr.) mit drastischen Umweltveränderungen (z.B. Dürren) assoziiert, die während der Mittelalterlichen Warmzeit (MWP; 900-1400 n.Chr.) durch eine globale Klimaveränderung hervorgerufen wurde. Die aus einem „Blue Hole“ abgeleiteten Informationen über Klimavariationen der Vergangenheit können als Referenz für die gegenwärtige Klimakriese verwendet werden.
Als „Blue Hole“ wird eine Karsthöhle bezeichnet, die sich subaerisch während vergangener Meeresspiegeltiefstände im karbonatischen Gerüst eines Riffsystems gebildet hat und in Folge eines Meeresspiegelanstiegs vollständig überflutet wurde. In einigen wenigen marinen „Blue Holes“ treten anoxische Bodenwasserbedingungen auf. Die in diesen anoxischen Karsthöhlen abgelagerten Abfolgen mariner Sedimente können als einzigartiges Klimaarchiv verwendet werden, da sie aufgrund des Fehlens von Bioturbation eine jährliche Schichtung (Warvierung) aufweisen.
In dieser kumulativen Dissertation über das „Great Blue Hole“ werden die Ergebnisse eines 3-jährigen Forschungsprojekts vorgestellt, dass das Ziel verfolgte einen wissenschaftlich herausragenden spät Holozänen Klimadatensatz für die süd-westliche Karibik zu erzeugen. Beim „Great Blue Hole“ handelt es sich um ein weltweit einzigartiges marines Sedimentarchiv für diverse spät Holozäne Klima-veränderungen, das im Zuge dieser Dissertation sowohl nach paläoklimatischen als auch nach sedimentologischen Fragestellungen untersucht wurde. Die vorliegende Doktorarbeit befasst sich im Einzelnen mit (1) der Ausarbeitung eines jährlich aufgelösten Archives für tropische Zyklone, (2) der Entwicklung eines jährlich aufgelösten SST Datensatzes und (3) einer kompositionellen Quantifizierung der sedimentären Abfolgen sowie einer faziell-stratigraphischen Charakterisierung von Schönwetter-Sedimenten und Sturmlagen. Zu jedem dieser drei Aspekte, wurde jeweils ein Fachartikel bei einer anerkannten wissenschaftlichen Fachzeitschrift mit „peer-review“ Verfahren veröffentlicht.
Der insgesamt 8.55 m lange Sedimentbohrkern („BH6“), der für diese Dissertation untersucht wurde, stammt vom Boden des 125 m tiefen und 320 m breiten „Great Blue Holes“, das sich in der flachen östlichen Lagune des 80 km vor der Küste von Belize (Zentralamerika) gelegenen „Lighthouse Reef“ Atolls befindet. Durch seine besondere Geomorphologie wirkt das, innerhalb des atlantischen „Hurrikan Gürtels“ positionierte, „Great Blue Hole“ wie eine gigantische Sedimentfalle. Die unter Schönwetter-Bedingungen kontinuierlich abgelagerten Abfolgen feinkörniger karbonatischer Sedimente, werden von groben Sturmlagen unterbrochen, die auf „over-wash“ Prozesse von tropischen Zyklonen zurückzuführen sind.
...
1. Plant-fungal interactions are important for plant community assembly, but quantifying these relationships remains challenging. High throughput sequencing of fungal communities allows us to identify plant-fungal associations at a high level of resolution, but often fails to provide information on taxonomic and functional assignment of fungi. 2. We transplanted seeds of Pinus cembra across an elevational gradient (1850–2250 m a.s.l.) and identified environmental factors and known fungal associates important for seedling establishment and survival. We then applied null model tests to identify taxonomically unassigned fungi associated with pine recruitment. 3. Early seedling establishment was determined by abiotic environmental factors, while seedling survival was predominantly affected by biotic environmental factors (i.e., the abundance of a fungal pathogen known from literature and the distance to adult trees). Null model tests identified known mycorrhizal partners and a large number of unknown operational taxonomic units (OTUs) associated with seedling survival, including saprotrophic and pathogenic species. These results highlight that unknown fungal OTUs, which are usually discarded from analyses, could play a crucial role for plant survival. 4. Synthesis. We conclude that high throughput metabarcoding paired with null model tests, is a valuable approach for identifying hidden plant-fungal associations within large and complex DNA metabarcoding datasets. Such an approach can be an important tool in illuminating the black box of plant-microbe interactions, and thus understanding ecosystem dynamics.
Background: Patients with Ph-negative myeloproliferative neoplasms (MPN), such as polycythemia vera (PV), essential thrombocythemia (ET), and primary myelofibrosis (PMF), are at increased risk for thrombosis/thromboembolism and major bleeding. Due to the morbidity and mortality of these events, antiplatelet and/or anticoagulant agents are commonly employed as primary and/or secondary prophylaxis. On the other hand, disease-related bleeding complications (i.e., from esophageal varices) are common in patients with MPN. This analysis was performed to define the frequency of such events, identify risk factors, and assess antiplatelet/anticoagulant therapy in a cohort of patients with MPN.
Methods: The MPN registry of the Study Alliance Leukemia is a non-interventional prospective study including adult patients with an MPN according to WHO criteria (2008). For statistical analysis, descriptive methods and tests for significant differences as well as contingency tables were used to identify the odds of potential risk factors for vascular events.
Results: MPN subgroups significantly differed in sex distribution, age at diagnosis, blood counts, LDH levels, JAK2V617F positivity, and spleen size (length). While most thromboembolic events occurred around the time of MPN diagnosis, one third of these events occurred after that date. Splanchnic vein thrombosis was most frequent in post-PV-MF and MPN-U patients. The chance of developing a thromboembolic event was significantly elevated if patients suffered from post-PV-MF (OR 3.43; 95 % CI = 1.39–8.48) and splenomegaly (OR 1.76; 95 % CI = 1.15–2.71). Significant odds for major bleeding were previous thromboembolic events (OR = 2.71; 95 % CI = 1.36–5.40), splenomegaly (OR = 2.22; 95 % CI 1.01–4.89), and the administration of heparin (OR = 5.64; 95 % CI = 1.84–17.34). Major bleeding episodes were significantly less frequent in ET patients compared to other MPN subgroups.
Conclusions: Together, this report on an unselected "real-world" cohort of German MPN patients reveals important data on the prevalence, diagnosis, and treatment of thromboembolic and major bleeding complications of MPN.
A candidate gene cluster for the bioactive natural product gyrophoric acid in lichen-forming fungi
(2022)
Natural products of lichen-forming fungi are structurally diverse and have a variety of medicinal properties. Despite this, they a have limited implementation in industry, because the corresponding genes remain unknown for most of the natural products. Here we implement a long-read sequencing and bioinformatic approach to identify the biosynthetic gene cluster of the bioactive natural product gyrophoric acid (GA). Using 15 high-quality genomes representing nine GA-producing species of the lichen-forming fungal genus Umbilicaria, we identify the most likely GA cluster and investigate cluster gene organization and composition across the nine species. Our results show that GA clusters are promiscuous within Umbilicaria, with only three genes that are conserved across species, including the PKS gene. In addition, our results suggest that the same cluster codes for different but structurally similar NPs, i.e., GA, umbilicaric acid and hiascic acid, bringing new evidence that lichen metabolite diversity is also generated through regulatory mechanisms at the molecular level. Ours is the first study to identify the most likely GA cluster, and thus provides essential information to open new avenues for biotechnological approaches to producing and modifying GA and similar lichen-derived compounds. We show that bioinformatics approaches are useful in linking genes and potentially associated natural products. Genome analyses help unlocking the pharmaceutical potential of organisms such as lichens, which are biosynthetically diverse but slow growing, and difficult to cultivate due to their symbiotic nature.
Intraspecific genomic variability affects a species’ adaptive potential towards climatic conditions. Variation in gene content across populations and environments may point at genomic adaptations to specific environments. The lichen symbiosis, a stable association of fungal and photobiont partners, offers an excellent system to study environmentally driven gene content variation. Many species have remarkable environmental tolerances, and often form populations in different climate zones. Here we combine comparative and population genomics to assess the presence and absence of genes in high elevation and low elevation genomes of two lichenized fungi of the genus Umbilicaria. The two species have non-overlapping ranges, but occupy similar climatic niches in North America (U. phaea) and Europe (U. pustulata): high elevation populations are located in the cold temperate zone and low elevation populations in the Mediterranean zone. We assessed gene content variation along replicated elevation gradients in each of the two species, based on a total of 2050 individuals across 26 populations. Specifically, we assessed shared orthologs across species within the same climate zone, and tracked which genes increase or decrease in abundance within populations along elevation. In total, we found 16 orthogroups with shared orthologous genes in genomes at low elevation and 13 at high elevation. Coverage analysis revealed one ortholog that is exclusive to genomes at low elevation. Conserved domain search revealed domains common to the protein kinases (PKs) superfamily. We traced the discovered ortholog in populations along five replicated elevation gradients on both continents. The protein kinase gene linearly declined in abundance with increasing elevation, and was absent in the highest populations. We consider the parallel loss of an ortholog in two species and in two geographic settings a rare find, and a step forward in understanding the genomic underpinnings of climatic tolerances in lichenized fungi. In addition, the tracking of gene content variation provides a widely applicable framework for retrieving biogeographical determinants of gene presence/absence patterns. Our work provides insights into gene content variation of lichenized fungi in relation to climatic gradients, suggesting a new research direction with implications for understanding evolutionary trajectories of complex symbioses in relation to climatic change.