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Many new gene copies emerged by gene duplication in hominoids, but little is known with respect to their functional evolution. Glutamate dehydrogenase (GLUD) is an enzyme central to the glutamate and energy metabolism of the cell. In addition to the single, GLUD-encoding gene present in all mammals (GLUD1), humans and apes acquired a second GLUD gene (GLUD2) through retroduplication of GLUD1, which codes for an enzyme with unique, potentially brain-adapted properties. Here we show that whereas the GLUD1 parental protein localizes to mitochondria and the cytoplasm, GLUD2 is specifically targeted to mitochondria. Using evolutionary analysis and resurrected ancestral protein variants, we demonstrate that the enhanced mitochondrial targeting specificity of GLUD2 is due to a single positively selected glutamic acid-to-lysine substitution, which was fixed in the N-terminal mitochondrial targeting sequence (MTS) of GLUD2 soon after the duplication event in the hominoid ancestor ~18–25 million years ago. This MTS substitution arose in parallel with two crucial adaptive amino acid changes in the enzyme and likely contributed to the functional adaptation of GLUD2 to the glutamate metabolism of the hominoid brain and other tissues. We suggest that rapid, selectively driven subcellular adaptation, as exemplified by GLUD2, represents a common route underlying the emergence of new gene functions.
Cytotoxic T-lymphocytes play an important role in the protection against viral infections, which they detect through the recognition of virus-derived peptides, presented in the context of MHC class I molecules at the surface of the infected cell. The transporter associated with antigen processing (TAP) plays an essential role in MHC class I–restricted antigen presentation, as TAP imports peptides into the ER, where peptide loading of MHC class I molecules takes place. In this study, the UL49.5 proteins of the varicelloviruses bovine herpesvirus 1 (BHV-1), pseudorabies virus (PRV), and equine herpesvirus 1 and 4 (EHV-1 and EHV-4) are characterized as members of a novel class of viral immune evasion proteins. These UL49.5 proteins interfere with MHC class I antigen presentation by blocking the supply of antigenic peptides through inhibition of TAP. BHV-1, PRV, and EHV-1 recombinant viruses lacking UL49.5 no longer interfere with peptide transport. Combined with the observation that the individually expressed UL49.5 proteins block TAP as well, these data indicate that UL49.5 is the viral factor that is both necessary and sufficient to abolish TAP function during productive infection by these viruses. The mechanisms through which the UL49.5 proteins of BHV-1, PRV, EHV-1, and EHV-4 block TAP exhibit surprising diversity. BHV-1 UL49.5 targets TAP for proteasomal degradation, whereas EHV-1 and EHV-4 UL49.5 interfere with the binding of ATP to TAP. In contrast, TAP stability and ATP recruitment are not affected by PRV UL49.5, although it has the capacity to arrest the peptide transporter in a translocation-incompetent state, a property shared with the BHV-1 and EHV-1 UL49.5. Taken together, these results classify the UL49.5 gene products of BHV-1, PRV, EHV-1, and EHV-4 as members of a novel family of viral immune evasion proteins, inhibiting TAP through a variety of mechanisms.
The degradation of the poly(A) tail is crucial for posttranscriptional gene regulation and for quality control of mRNA. Poly(A)-specific ribonuclease (PARN) is one of the major mammalian 3’ specific exo-ribonucleases involved in the degradation of the mRNA poly(A) tail, and it is also involved in the regulation of translation in early embryonic development. The interaction between PARN and the m7GpppG cap of mRNA plays a key role in stimulating the rate of deadenylation. Here we report the solution structures of the cap-binding domain of mouse PARN with and without the m7GpppG cap analog. The structure of the cap-binding domain adopts the RNA recognition motif (RRM) with a characteristic a-helical extension at its C-terminus, which covers the b-sheet surface (hereafter referred to as PARN RRM). In the complex structure of PARN RRM with the cap analog, the base of the N7-methyl guanosine (m7G) of the cap analog stacks with the solvent-exposed aromatic side chain of the distinctive tryptophan residue 468, located at the C-terminal end of the second b-strand. These unique structural features in PARN RRM reveal a novel cap-binding mode, which is distinct from the nucleotide recognition mode of the canonical RRM domains.
We performed a bioinformatical analysis of protein export elements (PEXEL) in the putative proteome of the malaria parasite Plasmodium falciparum. A protein family-specific conservation of physicochemical residue profiles was found for PEXEL-flanking sequence regions. We demonstrate that the family members can be clustered based on the flanking regions only and display characteristic hydrophobicity patterns. This raises the possibility that the flanking regions may contain additional information for a family-specific role of PEXEL. We further show that signal peptide cleavage results in a positional alignment of PEXEL from both proteins with, and without, a signal peptide.
Diabrotica virgifera virgifera LeConte, in its original North American habitat also known as western corn rootworm beetle, actively continues its expansion to new territories and uses Homo sapiens as its prime vector. It took only 15 years to spread to and occupy the southeastern and central parts of Europe, so far with the exception of Denmark where it has not been documented as of 2007. Economic thresholds have been reached and surpassed only in Southeast European countries like Slovakia, Hungary, Serbia, Eastern Croatia, Romania and Northern Italy. But both, the area affected and the severity of symptoms are increasing. Model calculations by a number of authors (Baufeld & Enzian, 2005 a and b; Hongmei Li & al. 2006, CLIMEX model) indicate a definitive propensity of D. v. virgifera to expand its currently occupied territory to regions with moderate temperatures and Zea mays cultivation. East Africa and Eastern Asia are included in the list of potential candidates for future inadvertent introduction. In most discussions it is tacitly and erroneously assumed that Z. mays is the only or the only important host of D. v. virgifera. Our recent observations in Eastern Slovenia on the oil pumpkin Cucurbita pepo indicate, however, that this simplifying assumption is notlonger strictly valid. It has to be modified in light of new evidence. Here, we report a few field experiments conducted in August of 2006 clarifying the host status of C. pepo in a European country.
Der inzwischen auf der EPPO A1-Liste aufgeführte Quarantäneschädling, der Bockkäfer Anoplophora glabripennis (Motschulsky, 1853), ist seit seiner Einschleppung nach Braunau am Inn (Österreich) im Jahr 2001 in ganz Europa ein Begriff. Neben zwei unabhängigen Fundorten in Frankreich, 2003 in Gien und 2004 in Sainte-Anne-sur-Brivet (Hérard & al. 2005) wurde eine Freiland-Population dieser Laubbäume schädigenden Art erstmals 2004 auch in Deutschland festgestellt. Bisherige Funde von Käfern in Deutschland waren auf das Gelände des Hamburger Hafens, Umschlagplatz vieler Container aus dem asiatischen Raum, beschränkt (Schliesske 2001). Es konnte aber nie eine Übersiedelung auf Laubbäume in der Umgebung beobachtet werden. Die Situation änderte sich gravierend, als offensichtlich befallene Bäume in Neukirchen am Inn (Gemeinde Neuburg am Inn, Landkreis Passau) in Bayern festgestellt wurden. Symptome wie mangelnde Belaubung, kraterförmige Eiablagestellen und Austritt von Bohrmehl an einem Ahornbaum deuteten auf Befall mit A. glabripennis hin. Nach Entnahme von Astteilen wurden in Gängen Bockkäfer-Larven gefunden, die von Kollegen des Bundesamtes und Forschungszentrums für Wald (BFW) in Wien mittels DNA-Analyse zweifelsfrei als A. glabripennis identifiziert wurden (Hoyer & al. 2003).
The codling moth, Cydia pomonella (Lep., Tortricidae), is a significant pest of orchard crops such as apple and pear in Southern Germany, and can cause severe economic damage to apple crops. Due to resistance to conventional pesticides and the growing market for organic fruit, Cydia pomonella Granulovirus (CpGV) has been used to control C. pomonella in Germany for over 10 years. Recently, populations exhibiting resistance to CpGV have been reported. In this study, we have used amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers to estimate genetic variations between eight different C. pomonella populations, which were obtained from different locations exhibiting varying levels of resistance to CpGV. Three different AFLP primer combinations generated a total of 194 AFLP fragments, ranging from 57.84 to 424.11 bp, with an average of 59.23 amplified fragments per primer combination. The total number of segregating fragments ranged from 181 to 115 and resulted in a high loci polymorphism of 100% in most cases, except for two populations, where it was found to be 88.1% and 93.3%. An analysis of genetic variation based on the obtained AFLP markers resulted in high gene diversity (Hj) values, ranging between 0.2884 to 0.3508. Hj values also indicated a loss in gene diversity within a population over time. The Wright Fixation Index (FST) values indicated a low to moderate genetic differentiation in the populations. The cluster analysis (UPGMA), based on genetic distance values, showed that the majority of C. pomonella populations from different locations were clearly distributed into distinct groups and showed a large genetic variability.
Neozoa werden als gebietsfremde Arten definiert, welche nach 1492 direkt oder indirekt durch den Menschen eingeführt wurden und selbstreproduzierende Populationen zu bilden im Stande sind (Essl & Rabitsch 2002). Biologische Invasionen sind schon seit dem Zeitalter des Kolonialismus ein bekanntes Phänomen, gegenwärtig hat das Problem in einer Zeit der Globalisierung von Wirtschaft und Tourismus und einer globalen Klimaveränderung jedoch eine neue Dimension und Geschwindigkeit erreicht. In Österreich gibt es grundsätzlich eine gute Datenbasis über das Auftreten von benthischen Einwanderern. Bereits in der älteren Literatur findet man dazu einige Hinweise, z.B.: Strouhal (1939), Vornatscher (1965) und Liepolt (1965–67). Größere Aufmerksamkeit wurde dem Phänomen invasiver Arten seit der massiven Ausbreitung der Dreikantmuschel Dreissena polymorpha geschenkt, als sich diese in den 1970er Jahren in vielen Flüssen und Seen in einem sehr kurzen Zeitraum ausbreitete. Verstärkte Beachtung wurde den Neozoa in der Limnologie aber erst im letzten Jahrzehnt zuteil, als die Fundnachweise immer häufiger wurden und sowohl ökonomische als auchbemerkenswerte ökologische Auswirkungen durch invasive Arten vermutet oder nachgewiesen wurden. Beispielsweise belegte Gruber (2006), dass der autochthone Steinkrebs (Austropotamobius torrentium) bereits bis in die Quellregion hinein durch den amerikanischen Signalkrebs (Pacifastacus leniusculus) verdrängt wird. In Österreich entstand als Folge des erhöhten Problembewusstseins in den letzten Jahren eine Reihe von umfassenden Publikationen zum Thema Neobiota: „Invaders“ (Aescht & al. 1995), „Neobiota in Österreich“ (Essl & Rabitsch 2002) und „Aliens“ (Wallner 2005). Während die überwiegende Zahl der Publikationen zum Thema Neozoa von taxonomischen Fachspezialisten stammt und deshalb zumeist auf eine oder einige ausgewählte Tiergruppen beschränkt bleibt, basiert vorliegender Beitrag auf Monitoringdaten und gewässerökologischen Untersuchungen, in welchen immer die gesamte Artengesellschaft der benthischen Evertebraten erhoben wurde.
Die 31. Karl-Medaille wurde vor 2 Jahren Herrn Professor Francke, Hamburg verliehen; es ist vielleicht kein Zufall, dass wir heute das Ehepaar Levinson ehren dürfen. verbindet sie doch eine langjährige und vor allen Dingen sehr erfolgreiche Zusammenarbeit. Hierzu ein Beispiel: Das Weibchen des Tabakkäfers Lasioderma serricorne produziert das Sexualpheromon Serricornin. Gemeinsam mit Herrn Francke ist Ihnen die Aufklärung der seltenen Speicherform eines Pheromons, und zwar des Anhydroserricornins, gelungen. Sie haben die Pheromondrüse beschrieben und die biologische Aktivität der Enantiomeren ermittelt. Basierend auf diesen Erkenntnissen entwickelten Sie gemeinsam mit British American Tobacco eine Lockstoff-Falle, die von Ihnen unter Praxisbedingungen in Tabaklagern in Deutschland, Griechenland, Zypern und Ägypten getestet wurde. Ergebnis ist das Produkt Lasiotrap, das kommerziell zu Monitoring und Massenfang des Tabakkäfers eingesetzt wird. Mit diesem Beispiel möchte ich einen wesentlichen Ansatz Ihres wissenschaftlichen Denkens und Forschens beschreiben. ...
Sie sehen und hören recht – die im Foto gezeigte, heute zu ehrende Dame begeht in einigen Monaten ihren 85. Geburtstag und startet in wenigen Tagen zu ihrer nächsten entomologischen Sammelreise nach Namibia. Sie entschuldigt sich deshalb, dass sie bei der Verleihung der bedeutendsten deutschen Auszeichnung für Leistungen entomologischer Forschung, der Fabricius-Medaille, für ihr bisheriges Lebenswerk, heute nicht anwesend sein kann. Ich hätte ihr gesagt: Liebe Ursula, ich kannte Deinen Namen schon aus der Fachliteratur, bevor ich Dich das erste Mal Mitte der achtziger Jahre bei einer der jährlichen Tagungen der Arbeitsgemeinschaft der Mitteleuropäischen Heteropterologen im „Westen“ persönlich traf und überrascht war, einer agilen rüstigen Seniorin zu begegnen. Seither sind wir mehrmals zusammengetroffen und ich erinnere...
Die Meigen Medaille wird seit 14 Jahren innerhalb der Deutschen Gesellschaft für allgemeine und angewandte Entomologie an Mitglieder vergeben, die sich in besonderer Weise um die entomologische Systematik und Faunistik verdient gemacht haben. Unter unseren Preisträgern befinden sich auch österreichische Entomologen, und so freut es mich ganz besonders, dass wir hier auf der Dreiländer-Tagung der Entomologen in Innsbruck mit Prof. Dr. Hubert Pschorn-Walcher wiederum einen österreichischen Forscher ehren. Dies umso mehr, als Pschorn-seine Wirkungsstätte in allen dreien dieser Länder, also sowohl in Österreich, der Schweiz, wie auch in Deutschland hatte. Wie gerne hätte ich meine Laudatio heute direkt an meinen verehrten Doktorvater gerichtet, doch ist Pschorn-leider kurz nach seiner Nominierung für diese Medaille an seinem 80. Geburtstag einem Krebsleiden erlegen, sodass hier mit Dr. Werner Heitland einer seiner Schüler in Vertretung seiner Familie den Preis entgegen nehmen wird. Es ist kaum möglich, in wenigen Minuten dem Werk und der Person von Hubert Pschorn-Walcher gerecht zu werden, doch will ich versuchen, hier kurz die Vita und Person unseres Preisträgers vorzustellen. Hubert Pschorn-wurde am 18.10.1926 in Bad Mitterndorf in der Steiermark geboren. Sein Vater war Oberförster und diese Tätigkeit hat den jungen Pschorn-ganz offensichtlich...
Ich freue mich mit Ihnen über diese ganz besondere Ehre, die Ihnen heute zuteil wird. Die Medaille, die Ihnen im Namen und im Andenken an Johann Wilhelm Meigen verliehen wird, wurde zur Förderung der entomologischen Forschung auf dem Gebiet der Systematik und Faunistik gestiftet. Mir fällt nun die Aufgabe zu, Ihre Verdienste um ebendiese Gebiete zu skizzieren. Dies ist eine ebenso leichte wie schwierige Aufgabe, möchte ich doch sowohl dem Menschen als auch dem Werk in allen Facetten gerecht werden. Leicht erscheint mir die Aufgabe vor allem deshalb, weil ich Herrn Remane schon sehr lange kenne – ich begegnete ihm vor etwas mehr als 30 Jahren, gleich am ersten Tag meines Studiums in Marburg, als ich in die Bestimmungsübungen marschierte und den jugendlich wirkenden Mann in Lederjacke, der so gar nicht aussah, wie ich mir einen Professor vorgestellt hatte, erst mal ganz locker mit „Du“ ansprach. Wie peinlich war es mir, als er sich bei Kursbeginn dann mit Titel vorstellte! In den folgenden 10 Jahren haben wir mehr Zeit miteinander verbracht als mit unseren jeweiligen Familien. Bitte erwarten Sie also keine objektive Darstellung von mir – ich bin sozusagen im besten Sinne des Wortes „befangen“ und kann nur aus meiner subjektiven Sicht berichten. Zunächst allerdings ein paar „Highlights“ aus Ihrer Vita. Inspiriert durch sein familiäres Umfeld, interessierte sich Herr Remane bereits als Schüler für die Lebewesen seiner unmittelbaren Umgebung. Zunächst waren es die Wanzen, denen er sich mit großer Begeisterung zuwandte, und er publizierte noch als Schüler mit 18 Jahren seinen ersten wissenschaftlichen Beitrag in einem...
Der evolutionäre Erfolg der Pterygoten macht Fluginsekten auch in Binnengewässern zur nach Arten- und Individuenzahl dominierenden Gruppe. In unseren Gewässern, in denen Großmuscheln und Großkrebse ihre ursprüngliche Rolle nicht mehr spielen, stehen sie auch der Biomasse nach an der Spitze der Wirbellosen. Limnologen, die die Lebensgemeinschaft der Gewässer bearbeiten wollen, müssen darum gute Entomologen in ihren Reihen haben, denn die präzise Identifizierung der Organismen ist eine Grundvoraussetzung für sinnvolle ökologische Studien, welche das eigentliche Anliegen der Limnologen sind. Ende der vierziger Jahre wurde das ehrgeizige Vorhaben der limnologischen Gesamtbearbeitung des einzigen in ganzer Länge in den Westzonen liegenden größeren Flusssystems, Fulda und Weser, von fünf Göttinger Studenten in Angriff genommen. Das Schwergewicht der Arbeiten lag auf der 220 km langen Fulda in Osthessen, deren Erforschung seit der Gründung der Limnologischen Fluss-Station in Schlitz 1951 unter Leitung von Joachim Illies von Schlitz aus betrieben wurde. Ihm bot die Formenvielfalt der Wasserinsekten eine hervorragende Handhabe zur Abgrenzung...
Jeder der Anwesenden kennt die Faszination, die von den Leistungen und der Vielgestaltigkeit von Insekten ausgeht. Insekten bieten eine Fülle von Beispielen für die Evolution völlig neuartiger Strukturen, Verhaltensweisen, Verteidigungsmechanismen usw. Man denke z.B. an die Evolution der Flügel, die Tanzsprache der Bienen, die Evolution hochkomplexen Sozialverhaltens oder das chemische Fachwissen der Bombardierkäfer. Besonders faszinierend wird es dort, wo Insekten mit anderen Organismen interagieren. Berühmt geworden sind die z. B. die symbiotischen Beziehungen zwischen verschiedenen Taxa von Ameisen und Pflanzen oder zwischen höheren Termiten und ihren Pilzgärten. Während Mikroorganismen meist als Krankheitserreger oder Konkurrenten für Insekten auftreten, gibt es auch einige Fälle in denen sich aus diesen negativen Beziehungen positive, ja sogar obligate mutualistische Beziehungen entwickelt haben. Dazu gehören die Darmsymbionten die von vielen Herbivoren „adoptiert“ wurden, um ihre nährstoffarme pflanzliche Nahrung besser ausnutzen zu können. Wir haben es einem der diesjährigen Preisträger, Herrn Dr. Martin Kaltenpoth, zu verdanken, dass wir seit kurzem ein weiteres aufregendes und völlig überraschendes Beispiel für eine Symbiose zwischen einem Insekt und einem Bakterium kennen.
Lars Krogmann wurde 1976 geboren in Norderstedt bei Hamburg. Schon früh entwickelte er eine Leidenschaft für Insekten, insbesondere für Tagschmetterlinge. Der Legende nach soll er bereits als Heranwachsender stets „Entomologe“ als Berufsziel ausgegeben haben. Folgerichtig begann er nach dem Abitur und Zivildienst im Jahr 1996 ein Studium der Biologie in Hamburg. Im Studium belegte er jeden Kurs, der entomologische Inhalte hatte, und er arbeitete als studentische Hilfskraft in der Entomologischen Sammlung. Seine Diplomarbeit führte er bei Professor Rudolf Abraham durch. Im Diplom standen zum ersten Mal Arbeiten zur Morphologie an, die er später geradezu perfektionieren würde. Untersuchungsobjekte waren hier die Larven von Pteromaliden, einer Familie parasitischer Wespen. Der Titel der Arbeit war: „Untersuchungen zur Präimaginalentwicklung der Pteromalidae (Hymenoptera: Chalcidoidea)“. Das Diplom schloss er mit der Note „sehr gut“ ab. Zur Promotion wurden seine Fragestellungen auf die Systematik und Phylogenie der Chalcidoidea, der parasitischen Erzwespen, ausgebaut. Auch die Promotion wurde von Professor Abraham betreut. Der Titel der Doktorarbeit lautete: „Molekulargenetische und morphologische Untersuchungen zur systematischen Stellung der Pteromalidae innerhalb der Chalcidoidea (Hymenoptera: Apocrita)“. Was Lars Krogmann dabei besonders auszeichnet, sind eine klare wissenschaftliche Vision und eine bemerkenswerte Herangehensweise. Dazu gehört nicht nur das Formulieren einer Fragestellung, sondern auch: wie kann ich sie beantworten? Drei wichtige Aspekte möchte ich dabei herausheben: Die Entwicklung...
The bee fauna of Taiwan was studied intensively in the first half of last century and was based in large parts on the extensive material collected by Hans Sauter between 1902 and 1914. Subsequent studies on bees of Taiwan have only been sporadic. Within a cooperation between the above mentioned institutions the bee fauna was reinvestigated. It was shown how insufficiently the bee fauna of Taiwan had been investigated so far, in particular, the higher mountain regions. Now about 150 species of bees, belonging to 32 different genera, are known from Taiwan, ten of which have been described or recognized as new for science by the recent cooperation.
Die Grabwespen (Sphecidae sensu Bohart & Menke 1976; Sphecidae sensu lato in neueren, phylogenetischen Arbeiten), zu denen nach Day (1984) und späteren Autoren auch die Heterogynaidae zählen, umfassen derzeit 266 Gattungen mit 9559 beschriebene Arten (Pulawski 2006). Zusammen mit den Bienen (= Apiformes nach Michener 2000, bzw. Anthophila nach Engel 2005) bilden die Grabwespen ein gut begründetes Monophylum, das nach Michener (1986) den Namen Apoidea trägt und eine der drei Hauptlinien innerhalb der aculeaten Hymenoptera ist. Die Monophylie der aculeaten Hymenoptera, der Apoidea sowie die der Bienen ist jeweils gut begründet (z.B. Brothers 1975, Königsmann 1978, Lomholdt 1982, Alexander 1992, Brothers & Carpenter 1993). Anders verhält es sich mit den Grabwespen. Neben der phylogenetischen Untersuchung von Brothers & (1993), die die Monophylie der Grabwespen unterstützt, haben andere morphologische als auch molekularsystematische Analysen starken Zweifel an dieser Hypothese aufkommen lassen (z.B. Königsmann 1978, Lomholdt 1982, Alexander 1992, Prentice 1998, Melo 1999, Ohl & Bleidorn 2006).
Für Taxonomen gehören alle Publikationen, die nach 1758 erschienen sind, in die Rubrik „aktuelle Literatur“. Es gibt bereits mehrere Bibliographien, die versucht haben, die entomologischen Publikationen für den Zeitraum bis 1863 systematisch zu erfassen. Das Jahr 1863 bildet insofern eine Besonderheit, da nach 1863 mit dem „Zoological Record“ ein Werk existiert, das wesentliche bibliographische Bedürfnisse für die Entomologie abdeckt. Für den Zeitraum von 1864 bis 1900 gibt es zusätzlich die Serie II des „Index“ (Derksen & Scheiding 1963 – 1975). Eine taxonbezogene Literaturauswertung bis 1850 findet sich im herausragenden „Index Animalium“ (Sherborn, 1902, 1922-33).
Taxonomic, systematic, and biogeography knowledge on the Palaearctic species of Pristaulacus Kieffer 1900 is summarized. Twenty-one valid species are recognized. The most important morphological characters taken into consideration are: shape, cuticular sculpture, and pubescence of head; index length/width of antennomeres; shape, sculpture and cuticular processes of mesosoma, especially of pronotum and mesonotum; number and shape of teeth on claw; shape and sculpture of metasoma; ovipositor length compared with wing and antenna length; and colour pattern (e.g., the dark spots on fore wing, and the colour of hind tarsus). Several characters of the genital capsule of the male were proved to be very useful for species identification, e.g., the shape of the paramere, volsella, cuspis, and digitus. Based on analysis of twenty-five morphological characters, eight species groups are recognized. The critical revision of the chorological data, including many new records, introduced relevant changes of the geographical distribution pattern of most species. Twelve species are restricted to the western part of the Palaearctic Region and eight species are restricted to its eastern part; only one species, P. gibbator, has a wider distribution, including both western and eastern parts of the Palaearctics.
Es wird die Verschiedenheit der einzelnen Larvenstadien hervorgehoben, die in der Hypermetamorphose ihren Gipfel erreicht. Am Beispiel der Coleoptera wird der Stand der taxonomischen Kenntnisse erörtert und in seiner z.T. krassen Differenzierung erläutert. Es werden Möglichkeiten der Determination von Larven vorgestellt. Einige Ordnungen der Holometabola können auch durch apomorphe Merkmale der Larven als Monophyla wahrscheinlich gemacht werden, z. B. Neuroptera, Trichoptera und Siphonaptera, bei anderen gestatten dies die gegenwärtigen Kenntnisse nicht, z. B. Coleoptera und Hymenoptera. Auch die Monophylie subordinierter Taxa kann anhand von abgeleiteten Merkmalen der Larven dargestellt werden, wie am Beispiel der Familie Scirtidae (Coleoptera) erläutert wird. Es wird darauf hingewiesen, dass Inkongruenzen von Larval- und Imaginalsystemen wertvolle Hinweise auf Forschungsbedarf zur Auflösung paraphyletischer Gruppen liefern können. Die Bedeutung der Larven für die Taxonomie, Systematik und Phylogenetik ist sehr groß, und es wird eine verstärkte Aufmerksamkeit zur Erforschung der „Holomorphe“ im Sinne Hennigs angemahnt.
Rising atmospheric CO2 is regarded as the main driver of global warming (Crowley, 2000). While temperature changes directly affect plants and animals (Root et al., 2003; Parmesan, 2006), the effects of CO2 on herbivores are mediated through changes in nutrient quality. Elevated concentrations of atmospheric CO2 are likely to increase photosynthetic activity and thus provide more C-based compounds which may alter plant chemical profiles and plant–herbivore–natural enemy interactions. There are several scenarios how insects will react when confronted with a different food quality. A nutrient poor diet, induced by nitrogen dilution, may result in compensatory feeding with either no adverse effects on insect performance or with negative effects on insect growth due to low digestibility of plant structural compounds (e.g. lignin) or toxic effects of secondary metabolites (e.g. tannins). Here we present data from on-tree feeding trials with larvae of the generalist herbivore Lymantria dispar and one of its natural enemies, the hymenopteran endoparasitoid Glyptapanteles liparidis, studied in 2005. The experiments were conducted at the Swiss free-air CO2 enrichment (FACE) site near Basel, in an approximately 80-100-yr-old, mixed-species forest. The data link changes in foliar chemistry of three tree species (Quercus petraea, Fagus sylvatica, Carpinus betulus) exposed to 540 ppm CO2 with herbivore and parasitoid performance.
Arthropoden fanden in Tirol schon früh in Wissenschaft und Lehre Berücksichtigung und bis heute eine kontinuierliche Schule. Die Entomo-Arachnologie wurde im Wesentlichen von der Leopold-Franzens-Universität und dem Landesmuseum Ferdinandeum in Innsbruck, den Klöstern und Gymnasien sowie vom Innsbrucker Entomologenverein und dem Naturwissenschaftlich-medizinischen Verein in Innsbruck getragen. Der folgende Streifzug durch die entomologische Vergangenheit von Tirol konzentriert sich auf die ältere Periode, während die rezenten Repräsentanten im Rückblick selektiv und weniger ausführlich erfasst sind. Wir folgen dabei der derzeit liberalen Auslegung der Entomologie als Synonym mit einer sensu latissimo Arthropodenkunde.
Von 560 in Deutschland nachgewiesenen Arten wurden 555 Arten einer Bewertung unterzogen. Danach sind 289 Arten (52 %) bestandsgefährdet. 227 Arten wurden einer Gefährdungskategorie zugeordnet: 25 Arten zu Kategorie 1 ("vom Aussterben bedroht"), 81 Arten zu Kategorie 2 ("stark gefährdet"), 88 Arten zu Kategorie 3 ("gefährdet"), 33 Arten zu Kategorie G ("Gefährdung unbekannten Ausmaßes"); 24 Arten gelten als "extrem selten" (R) und 43 Arten wurden in die Vorwarnliste (V) aufgenommen. Für 17 Arten sind die "Daten unzureichend" (D) für eine Einstufung. Im Vergleich mit der Fassung von 1998 hat der prozentuale Anteil der in die Rote Liste aufgenommenen Arten nicht abgenommen. Nur 37 % der Arten gelten als derzeit nicht gefährdet. Veränderungen zeigen sich vor allem in unterschiedlichen Einstufungen der Arten. Dies ist teilweise durch die andere Einschätzung der Bestandessituation bedingt, teilweise auch durch die neue Vorgehensweise und Anwendung des vorgegebenen Einstufungsschemas. Bei 59 Arten ergab sich eine im Vergleich zu 1998 günstigere Bestandessituation, 36 Arten finden sich nun in einer höheren Kategorie, weil sich ihre Situation schlechter darstellt als vor 10 Jahren. Hauptursache für den gravierenden Rückgang vieler Arten ist die industrielle Landwirtschaft und der damit einhergehende Verlust artspezfischer Nahrungsquellen und Nistplätze.
The German Working Group on Vegetation Databanks has held annual meetings since 2002 with financial support by the German Federal Agency for Nature Conservation. Ca. 215 members are regularly informed through a mailing-list. The 2008 meeting was hosted by University of Oldenburg’s Landscape Ecology Group and was attended by 72 participants from 15 countries. Software demonstrations of vegetation databanks Turboveg and VegetWeb as well as plant trait databanks LEDA and BiolFlor opened the workshop. There were lecture sessions on trait databanks, recalibration of ecological indicator values and new developments in the field of vegetation databanks. Working groups were devoted to an initiative to build a meta-databank of existing vegetation databanks in Germany and to mathematical modelling of species habitats. In 2009 the 8th workshop will be held on "Vegetation Databanks and Biodindication" at the University of Greifswald.
Naturalness is one of the most important criteria in nature conservation. This paper examines the fundamental concepts underlying the definition and assessment of naturalness. Its role in nature conservation and forest management under conditions of global change is also discussed. The degree of naturalness may be defined in ordinal classes. The “static” concept of the potential natural vegetation (pnV), developed in the 1950ies, is mostly used as the reference state. In other cases, its reversed concept, the hemeroby (degree of articifiality) is assessed, based on the intensity and frequency of human impacts. Since the 1970ies, more attention has been given to natural dynamics than in earlier approaches, e.g. in forest succession models. At the end of the 1980ies, the previous importance was increasingly stressed of natural browsing by large herbivores and the role of predators. These large herbivors are extinct today in most cultural European landscapes. It is assumed, that they open up the canopy, and create park-like forest structures which contain a diversity of habitats for other types of organism (birds, insects). Changed and permanently changing environments and altering patterns of competition between species continue to modify natural processes today. Some of the more conspicuous effects are the extinction of native species and immigration of species to new regions. Long-lived ecosystems like forests are however not able to adapt quickly to such changes and may be unable to find a new balance with the environment. Today, such changes occur very rapidly, and are reducing the original naturalness of ecosystems. Because of this, the criterion “naturalness” must be downweighted. Conversely, more importance should be attached to other criteria: particularly originality (= original naturalness) and restorability. Forestry is contributing to this accelerated change of biocoenoses by increasing disturbances and introducing exotic tree species. Naturalisation of some exotic tree species modifies the natural processes and creates a “new allochthonous naturalness”. Because of this, forest planning should try to preserve or restore stands with attributes of the “original forest”. Exotic species should not be planted, or only in a very restricted way.
Anhand der Daten von 33 Standorten des Bayerischen Waldboden Dauerbeobachtungsprogramms (Bodendauerbeobachtungsflächen, BDF) wurden die durch kleinräumige Variabilität verursachten Unsicherheiten bei der Charakterisierung von Böden geschätzt. Diese Datenbasis erlaubte es zudem zu untersuchen, inwieweit geostatistische Eigenschaften in Zusammenhang mit den Standortsbedingungen stehen. Für diesen Zweck entwickelten wir einen einfachen Ansatz zur Typisierung von Böden nach ihren räumlichen Eigenschaften. Beim BDF-Programm wurden auf jedem Standort 18 Proben in einem Kreuz-Transekt 18 x 18 m entnommen bei einem Mindestabstand von 3 m. Der Datenbestand umfasst die Parameter Corg und Ntot-Konzentrationen sowie -Vorräte und C / N - Verhältnis, effektive Kationen-Austausch-Kapazität (Ake), Basensättigung (BS), pH-Wert des Bodens und Grobbodenfraktion (> 2 mm). In die Metaanalyse wurden pro Bodenparameter 3780 Datensätze zur Erzeugung aggregierter Kennwerte einbezogen wie Schiefe, Variationskoeffizient (VK), Moran‘s I und den Anteil der räumlich strukturierten Varianz (SV) der Daten. Die beobachtete räumliche Struktur von Bodenparametern konnte zwar nicht eindeutig in Zusammenhang mit den Standortbedingungen gebracht werden. Es zeigt sich aber, dass die Gesamtvarianz einiger Parameter mit steigendem Tongehalt tendenziell zurück geht und dass das Niveau der Streuung (VK) der untersuchten Boden-Parameter sich erheblich unterscheidet. Die Rangfolge der Parameter hinsichtlich der Streuung ist pH-Wert (1), C/N - Verhältnis (2), C und N-Konzentration (3a), BS und Ake (3b), C- und N- Vorräte (4). Die Unsicherheitsabschätzung anhand der BDF Daten findet Eingang in das Fehlerbudget der zweiten bundesweiten Bodenzustandserhebung im Wald (BZE II) und dient dazu die Chancen zu bestimmen mit denen etwaige Bodenveränderungen nachgewiesen werden können.
Zur Kennzeichnung und Gliederung von periglaziär bedingten Differenzierungen in der Pedosphäre
(2008)
Im periglaziären Milieu der letzten Kaltzeit wurde der oberflächennahe Tiefenbereich in Mitteleuropa entscheidend geprägt, was durch lithogene und pedogene Differenzierungen bis etwa 1...2 m unter Gelände zum Ausdruck kommt. Die Prozesse Kryoklastik und Kryotranslokation, Kryoperstruktion sowie Kryopedogenese – jeweils mit mehreren Teilprozessen – prägten die Profilgliederung und Substratausbildung in der Auftauzone des Dauerfrostbodens. In den Untersuchungen und Diskussionen der letzten Jahrzehnte zur Genese der Phänomene im Bereich der Pedosphäre erfuhren die beteiligten Prozesse bei den Autoren unterschiedliche Aufmerksamkeit und Sichtung. Die verschiedenen Konzepte zur Kennzeichnung und Gliederung der Profildifferenzierungen lassen sich letztlich dem Deckenkonzept, im Wesentlichen fußend – jedoch unter Beteiligung weiterer Prozesse – auf Kryotranslokation sowie dem Konzept der Perstruktions- bzw. Umlagerungszonen, vorrangig basierend auf den Prozessen Kryoperstruktion und Kryopedogenese, zuordnen. Der entscheidende Unterschied zwischen der Ansprache der periglaziär bestimmten Differenzierungen innerhalb der Pedosphäre mit Hilfe der Abfolge verschiedener Zonen einerseits und der Abfolge verschiedener Decken – wie auch Lagen – andererseits besteht darin, dass bei der Kennzeichnung und Gliederung des Zonenprofils sedimentär bedingte Substratunterschiede nicht vorrangig und nur als Hilfskriterien herangezogen und somit gleiche Zonen auch in lithostratigraphisch unterschiedlichem Material oder auch umgekehrt in gleichem Material verschiedene Zonen ausgewiesen werden. Nach dem Decken-/Lagenkonzept werden dagegen die sedimentären Prozesse als dominante Ursachen der heute vorliegenden vertikalen Substratdifferenzierung angesehen, wobei auch den syn- und postsedimentären periglaziären Umbildungen durch Teilprozesse der Kryoperstruktion immerhin entscheidender Anteil am Deckenbildungsprozess beigemessen wird, die zur zusätzlichen Vertikaldifferenzierung innerhalb der jeweiligen Decke führen können. Zur Definition der Lagen (nach der Kartieranleitung der Staatlichen geologischen Dienste und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe) wurden die Prozesse der Kryotranslokation sowie Teilprozesse der Kryoperstruktion herangezogen, jedoch sind bisher die Kryohomogenisierung (Entschichtung, Vermischung) und (Skelett-)Umsortierung (Kryolithotropie) sowie außerdem die mit der Kryoperstruktion häufig verknüpften Prozesse der Kryopedogenese in die Definition nicht eingegangen. In vielen Fällen ist eine Zuweisung der Profile zu einem bestimmten Gliederungsprinzip bzw. Genesetyp nicht möglich. So ist es nicht haltbar, von regional abgegrenzten Gebieten sowie räumlichen Insellagen der Entstehung von periglaziären Decken einerseits und von Bereichen mit Ausbildung von Kryoperstruktionszonen andererseits zu sprechen. Im periglaziären Milieu wirkten die o. g. jeweils unterschiedlich dominanten Vorgänge im Komplex, und die Abkopplung von Teilprozessen der periglaziären Umbildung der Oberfläche ist nicht sinnvoll. Das für die Böden ausgewiesene Substratprofil baut sich aus erheblich variierenden Anteilen des durch Kryotranslokation akkumulierten Fremdmaterials sowie des ortsbürtigen Materials auf. Die jeweiligen Komponenten wurden im Wesentlichen durch das örtlich anstehende Gestein und Relief, die Exposition und Höhenlage sowie die Lage zum Eisrand und zu den äolischen Akkumulationsräumen gesteuert. Im Zuge einer Analyse der oberflächennahen Profildifferenzierungen ist durchaus die detaillierte Kennzeichnung des Substratprofils nach fremden und ortsbürtigen Komponenten einerseits sowie nach Merkmalen der Kryoperstruktion andererseits möglich. Darüber hinaus ist aber eine integrierende und aggregierende sowie landschaftsübergreifende Gliederung und Kennzeichnung der periglaziär bedingten Profildifferenzierungen notwendig. Dafür ist der Begriff „Lage“ nach bisheriger Definition nur bedingt geeignet, da dieser nicht die Beteiligung des gesamten Prozesskomplexes ausdrückt. Deshalb wird zur Unterscheidung vorerst der Neubegriff „Segment“ (bzw. periglaziäres Segment) vorgeschlagen, der hinsichtlich Kryoperstruktions-, Kryotranslokations- und Kryohorizontprofil neutral ist und somit keinen Anlass für nomenklatorische Missverständnisse bietet. Bei der Weiterverwendung der Bezeichnung „Lagen“ im Sinne einer hier vorgeschlagenen ergänzenden Definition ist also nicht nur dessen neue Begriffsbestimmung erforderlich, sondern darüber hinaus auch eine Klarstellung, dass die so ergänzt definierten Lagen nach allen genannten Prozesssystemen – also erweitert gegenüber der bisherigen Lagendefinition – gekennzeichnet sind. Sofern dies mit allen Konsequenzen allgemein verbindlich würde, könnte allerdings der Lagenbegriff mit dem Zusatz „Lage – ergänzt definiert“ auch weiterhin angewandt werden. Die periglaziären Segmente bzw. die Lagen – ergänzt definiert – lassen sich folgendermaßen kennzeichnen: Periglaziäre Segmente (kurz: Segmente) oder Lagen – ergänzt definiert – sind im periglaziären Milieu im Bereich der Pedosphäre durch • Substratbereitstellung infolge Frostverwitterung (Kryoklastik) und Kryotranslokation [äolische Akkumulation und/oder (Geli-)Solifluktion bzw. Anspülung] aus den jeweils anstehenden Gesteinen sowie aus unterschiedlichen Anteilen allochthonen Materials und • durch Kryoperstruktion (Entschichtung und Homogenisierung sowie Vermischung, Umsortierung des Skelettanteils und Kryoturbation) sowie • kryopedologische Prozesse (periglaziäre Vorprägung oder sogar Prägung der pedogenen Horizontabfolge) entstanden. Die genannten Teilprozesse können mit unterschiedlichem Anteil und zu verschiedenen Zeiten an der Bildung und Differenzierung der Bodendecke beteiligt sein. In Abhängigkeit vom Paläorelief (Hangneigung, Hangform, Hangexposition) und vom Verbreitungsmuster der anstehenden Gesteine sowie vom Anteil allochthonen Materials und von den lokalklimatischen Bedingungen ist die stoffliche Zusammensetzung, Lagerungsart und Struktur sowie die Ausprägung der Bodenhorizonte in der Vertikalabfolge der einzelnen Segmente bzw. Lagen – ergänzt definiert – und in der horizontalen Ausprägung differenziert. Die Vertikalabfolge der periglaziär bedingten Differenzierung der Bodendecke wird gegliedert in das bisher nur lokal im Bergland sicher nachgewiesene Obersegment bzw. in die Oberlage – ergänzt definiert, außerdem in das fast flächendeckend an der Oberfläche verbreitete Hauptsegment, bzw. Hauptlage – ergänzt definiert, das von einem häufig unterteilten Mittelsegment (oberer Teil und unterer Teil) bzw. Mittellage – ergänzt definiert – unterlagert sein kann. Über dem periglaziär kaum oder nicht beeinflussten Untergrund lagert fast überall das Basissegment bzw. die Basislage – ergänzt definiert, das u. a. nach Zusammensetzung, Strukturmerkmalen sowie ggf. nach der Altersstellung differenziert werden kann. Durch die konsequente Verknüpfung aller im periglaziären Milieu wirksamen Prozesssysteme mit Hilfe der Ausweisung periglaziärer Segmente bzw. der Lagen – ergänzt definiert – ist eine detaillierte sowie integrierende und landschaftsübergreifende Kennzeichnung der Substratdifferenzierung der Böden möglich.
The moderate halophile Halobacillus halophilus is the paradigm for chloride dependent growth in prokaryotes. Recent experiments shed light on the molecular basis of the chloride dependence that is reviewed here. In the presence of moderate salinities Halobacillus halophilus mainly accumulates glutamine and glutamate to adjust turgor. The transcription of glnA2 (encoding a glutamine synthetase) as well as the glutamine synthetase activity were identified as chloride dependent steps. Halobacillus halophilus switches its osmolyte strategy and produces proline as the main compatible solute at high salinities. Furthermore, Halobacillus halophilus also shifts its osmolyte strategy at the transition from the exponential to the stationary phase where proline is exchanged by ectoine. Glutamate was found as a second messenger" essential for proline production. This observation leads to a new model of sensing salinity by sensing the physico-chemical properties of different anions.
Vor einigen Jahren habe ich bereits über die Verbreitung und Ökologie der Seidenbiene Colletes collaris Dours berichtet (Westrich 1997). Diese Art ist in Deutschland extrem selten. Ihr aktueller Verbreitungsschwerpunkt liegt im Kaiserstuhl (Westrich et al. 2000). Die Untersuchungen von Pollenladungen von Weibchen aus dem gesamten Areal hatten gezeigt, daß die Art oligolektisch und auf Asteraceae spezialisiert ist. Als Pollenquellen bisher bekannt geworden sind Aster linosyris, Hieracium umbellatum, Picris hieracioides, Senecio erucifolius, Solidago virgaurea und Carduus acanthoides. Im Jahr 2006 machte ich im Kaiserstuhl ergänzende Beobachtungen zum Blütenbesuch, über die ich hier berichte.
Im Winter 1994/1995 wurden in drei Landschilfbeständen am Bodensee (Aach-Ried, Wollmatinger Ried, Konstanz) 294 Schilfgallen von Lipara lucens (Chloropidae) gesammelt. Davon wurden 223 für die Zucht und 82 für den Laborversuch zur Prüfung der Überfl utungstoleranz ausgewählt. Die gefluteten Gallen wurden entweder ½ Tag, 2 Tage oder 4 Tage bei Außentemperaturen im Februar unter Wasser gesetzt und anschließend mit 141 weiteren Gallen (Kontrolle) in Zuchtgläser verbracht. Neben Lipara lucens wurden folgende Arten aus den Gallen gezogen: Apidae (Bienen): Hylaeus pectoralis, Osmia leucomelana; Sphecidae (Grab wespen): Pemphredon lethifer, Trypoxylon attenuatum; Eumenidae (solitäre Falten wespen): Stenodynerus xanthomelas; Gaster up tionidae (Schmal bauchwespen): Gasteruption assectator, Gasteruption phragmiticola; Chrysi didae (Goldwespen): Chrysis cyanea; Eulophidae: Melittobia acasta. Die dominanten Arten waren: Hylaeus pectoralis and Pemphredon lethifer. Die Unterschiede im Artenspektrum der einzelnen Probeflächen waren teils beträchtlich. Insbesondere die Besiedlung durch Hylaeus pectoralis variierte von Lokalität zu Lokalität. Die stark ruderalisierte Probestelle bei Konstanz-Lindenbühl wies das höchste Artenspektrum auf und Pemphredon lethifer hatte hier die höchste Besiedlungsdichte. Dies deutet auf gestörte Verhältnisse im Vergleich zur Probefläche im Aach-Ried hin, einem weitgehend natürlichen Landröhricht. Sowohl aus den Kontrollgallen als auch aus den gefluteten Gallen sind jeweils mehrere Arten, teils in größerer Zahl geschlüpft. Die Unterschiede in der Schlüpfrate (72,4 % bei den Kontrollgallen, 66,7 % bei einer Flutungsdauer von ½ Tag, 69,3 % bei einer Flutungsdauer von 2 Tagen und 51,7 % bei einer Flutungsdauer von 4 Tagen) erklären sich daraus, daß unterschiedlich viele Gallen nicht besiedelt waren. Dies resultiert demnach nicht aus einem möglichen Einfl uß der Überfl utung. Dies hat sich durch ein nachträgliches Öffnen der Gallen bestätigt. Die Gallenerzeugerin Lipara lucens verträgt eine Überflutung ohne Schädigung ebenso wie ihre Parasitoide. Die als Folgesiedler auftretenden nestbauenden Bienen und Grabwespen sind an die Überfl utung dadurch angepaßt, daß entweder ihre Brutzellen mit spezifi schen Materialien ausgekleidet sind (Hylaeus pectoralis) oder daß die winterliche Diapause in selbstgesponnenen Kokons als Ruhelarve überdauert wird (Pemphredon lethifer, Trypoxylon attenuatum). Daraus resultiert: Eine Überflutung im Winterhalbjahr während eines Zeitraumes von ½ Tag bis zu 4 Tagen beeinflußt die Schlüpfrate der Gallenbesiedler nicht. Diese Aussage gilt streng genommen jedoch nur für die Versuchsbedingungen mit sauberem und stehendem Wasser. Belastetes See- oder Flußwasser hat möglicherweise eine andere Auswirkung auf die Gallenbewohner. Stark fließendes Wasser kann die Schilfgallen abknicken und weg spülen. In den zusammengeschwemmten Genisten sind sie erhöhter Feuchtigkeit, stärkerer Verpilzung und damit einer stärkeren Schädigung ausgesetzt.
Das Pollensammelverhalten von Weibchen von Colletes hederae, die in einem Sandkasten eines Kindergartens von Mössingen, einer Stadt in Südwest-Deutschland nisteten, wurde in den Jahren 2006 und 2007 untersucht. Im Jahr 2006 fand die Entnahme der Pollenproben vom 12. September bis 17. Oktober statt, im Jahr 2007 vom 14. September bis 7. Oktober. Insgesamt wurden 169 Pollenladungen gesammelt und lichtmikroskopisch analysiert. In der ersten Hälfte der Flugzeit des Jahres 2006 enthielten die Pollenladungen außer Hedera helix einen vergleichsweise hohen Anteil von Asteraceae, Fabaceae und insbesondere Colchicaceae. Der Pollentyp mit dem höchsten Anteil war der von Colchicum autumnale, einer Pfl anzenart, die der Autor nie zuvor in der Pollenladung einer Wildbiene gefunden hatte. Um den Pollen dieser Pflanze zu sammeln, flogen die Bienen mindestens 700 m weit über das bebaute Stadtgebiet hinweg ins Offenland, wo die Herbstzeitlose in Streuobstwiesen blühte. Colletes hederae scheint beim Pollensammeln in der Hinsicht fl exibel zu sein, daß dann andere Pollenquellen genutzt werden, wenn die artspezifi sche Pollenquelle nicht zur Verfügung steht. Ein solches Verhalten wurde vom Verfasser auch in Südfrankreich und im Kaiserstuhl beobachtet, wo Odontites luteus sowie Solidago canadensis bzw. Solidago gigantea besammelt wurden. Auch an diesen Lokalitäten war der Efeu zum Zeitpunkt der Beobachtungen noch nicht voll aufgeblüht. Bemerkenswert ist vor allem, daß ausnahmslos alle Weibchen der von mir untersuchten Mössinger Population dann zum Efeu als Pollenquelle wechselten, sobald dieser voll aufgeblüht war (2006) bzw. erst gar nicht an anderen Pflanzen zu sammeln begannen, wenn er zum Zeitpunkt des Beginns der Verproviantierung bereits voll blühte (2007). Dies bestätigt erneut das Phänomen der Oligolektie. Allerdings bleibt ungeklärt, ob die Larven den Pollen anderer Pflanzenfamilien in gleicher Weise verwerten können wie Hedera-Pollen.
Background The EGF receptor has been shown to internalize via clathrin-independent endocytosis (CIE) in a ligand concentration dependent manner. From a modeling point of view, this resembles an ultrasensitive response, which is the ability of signaling networks to suppress a response for low input values and to increase to a pre-defined level for inputs exceeding a certain threshold. Several mechanisms to generate this behaviour have been described theoretically, the underlying assumptions of which, however, have not been experimentally demonstrated for the EGF receptor internalization network. Results Here, we present a mathematical model of receptor sorting into alternative pathways that explains the EGF-concentration dependent response of CIE. The described mechanism involves a saturation effect of the dominant clathrin-dependent endocytosis pathway and implies distinct steady-states into which the system is forced for low vs high EGF stimulations. The model is minimal since no experimentally unjustified reactions or parameter assumptions are imposed. We demonstrate the robustness of the sorting effect for large parameter variations and give an analytic derivation for alternative steady-states that are reached. Further, we describe extensibility of the model to more than two pathways which might play a role in contexts other than receptor internalization. Conclusions Our main result is that a scenario where different endocytosis routes consume the same form of receptor corroborates the observation of a clear-cut, stimulus dependent sorting. This is especially important since a receptor modification discriminating between the pathways has not been found. The model is not restricted to EGF receptor internalization and might account for ultrasensitivity in other cellular contexts.
Background Over the past years a variety of host restriction genes have been identified in human and mammals that modulate retrovirus infectivity, replication, assembly, and/or cross-species transmission. Among these host-encoded restriction factors, the APOBEC3 (A3; apolipoprotein B mRNA-editing catalytic polypeptide 3) proteins are potent inhibitors of retroviruses and retrotransposons. While primates encode seven of these genes (A3A to A3H), rodents carry only a single A3 gene. Results Here we identified and characterized several A3 genes in the genome of domestic cat (Felis catus) by analyzing the genomic A3 locus. The cat genome presents one A3H gene and three very similar A3C genes (a-c), probably generated after two consecutive gene duplications. In addition to these four one-domain A3 proteins, a fifth A3, designated A3CH, is expressed by read-through alternative splicing. Specific feline A3 proteins selectively inactivated only defined genera of feline retroviruses: Bet-deficient feline foamy virus was mainly inactivated by feA3Ca, feA3Cb, and feA3Cc, while feA3H and feA3CH were only weakly active. The infectivity of Vif-deficient feline immunodeficiency virus and feline leukemia virus was reduced only by feA3H and feA3CH, but not by any of the feA3Cs. Within Felidae, A3C sequences show significant adaptive selection, but unexpectedly, the A3H sequences present more sites that are under purifying selection. Conclusion Our data support a complex evolutionary history of expansion, divergence, selection and individual extinction of antiviral A3 genes that parallels the early evolution of Placentalia, becoming more intricate in taxa in which the arms race between host and retroviruses is harsher.
Manche mögen’s salzig : Anpassungsstrategien und Biotechnologie Salz liebender Mikroorganismen
(2008)
Sie lieben extreme Bedingungen: Einige leben in tiefen Gesteinsschichten oder ohne Licht und Sauerstoff an kochend heißen Quellen der Tiefsee, andere bevorzugen die eisigen Temperaturen der Polargebiete, und wieder andere fühlen sich erst richtig wohl in kochender Schwefelsäure. Doch wie passen sich Mikroorganismen an diese extremen Bedingungen an? Die Forschung hat darauf bereits Antworten gefunden, die sich auch biotechnologisch nutzen lassen.
Ohne das Eingreifen des Menschen wäre Mitteleuropa fast ein reines Waldgebiet. Noch heute beheimaten die Wälder eine große Vielfalt an Pflanzen und Tieren, die für diese Region spezifisch sind. Regionale Besonderheiten gehen aber verloren, je mehr Menschen in die Ökosysteme eingreifen: So unterscheiden sich die Pflanzenarten auf der North Charles Street in Baltimore nur wenig von denjenigen der Mainzer Landstraße in Frankfurt. Gleichzeitig verdrängen zugewanderte und eingeschleppte Arten heimische Tiere und Pflanzen. Allerdings gibt es auch im Frankfurter Stadtgebiet echte Horte der Biodiversität.
From sea to land and beyond : new insights into the evolution of euthyneuran Gastropoda (Mollusca)
(2008)
Background The Euthyneura are considered to be the most successful and diverse group of Gastropoda. Phylogenetically, they are riven with controversy. Previous morphology-based phylogenetic studies have been greatly hampered by rampant parallelism in morphological characters or by incomplete taxon sampling. Based on sequences of nuclear 18S rRNA and 28S rRNA as well as mitochondrial 16S rRNA and COI DNA from 56 taxa, we reconstructed the phylogeny of Euthyneura utilising Maximum Likelihood and Bayesian inference methods. The evolution of colonization of freshwater and terrestrial habitats by pulmonate Euthyneura, considered crucial in the evolution of this group of Gastropoda, is reconstructed with Bayesian approaches. Results We found several well supported clades within Euthyneura, however, we could not confirm the traditional classification, since Pulmonata are paraphyletic and Opistobranchia are either polyphyletic or paraphyletic with several clades clearly distinguishable. Sacoglossa appear separately from the rest of the Opisthobranchia as sister taxon to basal Pulmonata. Within Pulmonata, Basommatophora are paraphyletic and Hygrophila and Eupulmonata form monophyletic clades. Pyramidelloidea are placed within Euthyneura rendering the Euthyneura paraphyletic. Conclusion Based on the current phylogeny, it can be proposed for the first time that invasion of freshwater by Pulmonata is a unique evolutionary event and has taken place directly from the marine environment via an aquatic pathway. The origin of colonisation of terrestrial habitats is seeded in marginal zones and has probably occurred via estuaries or semi-terrestrial habitats such as mangroves.
Poster presentation In pharmaceutical research and drug development, machine learning methods play an important role in virtual screening and ADME/Tox prediction. For the application of such methods, a formal measure of similarity between molecules is essential. Such a measure, in turn, depends on the underlying molecular representation. Input samples have traditionally been modeled as vectors. Consequently, molecules are represented to machine learning algorithms in a vectorized form using molecular descriptors. While this approach is straightforward, it has its shortcomings. Amongst others, the interpretation of the learned model can be difficult, e.g. when using fingerprints or hashing. Structured representations of the input constitute an alternative to vector based representations, a trend in machine learning over the last years. For molecules, there is a rich choice of such representations. Popular examples include the molecular graph, molecular shape and the electrostatic field. We have developed a molecular similarity measure defined directly on the (annotated) molecular graph, a long-standing established topological model for molecules. It is based on the concepts of optimal atom assignments and iterative graph similarity. In the latter, two atoms are considered similar if their neighbors are similar. This recursive definition leads to a non-linear system of equations. We show how to iteratively solve these equations and give bounds on the computational complexity of the procedure. Advantages of our similarity measure include interpretability (atoms of two molecules are assigned to each other, each pair with a score expressing local similarity; this can be visualized to show similar regions of two molecules and the degree of their similarity) and the possibility to introduce knowledge about the target where available. We retrospectively tested our similarity measure using support vector machines for virtual screening on several pharmaceutical and toxicological datasets, with encouraging results. Prospective studies are under way.