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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.