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Island ist Ehrengast der Frankfurter Buchmesse 2011: eine willkommene Gelegenheit für das kleine Land, seinen riesigen Literaturschatz zu präsentieren. Der glänzt gegenwärtig mit Perlen wie den Romanen des Björk-Texters Sjón. Bedeutender noch ist aber wohl Islands einzigartige volkssprachliche Literatur im Mittelalter: mit Gattungen wie Edda, Saga und Skaldendichtung der wichtigste isländische Beitrag zur Weltliteratur. Bis zum heutigen Tag entfalten gerade die Isländersagas und die eddischen Texte ihre Wirkung weit über Island hinaus. Die altisländische Überlieferung und ihr Nachleben in der Neuzeit sind seit Langem Gegenstand der Forschung am Institut für Skandinavistik. Eines der größten Projekte, die Island mit deutschen Partnern eigens für den Gastlandauftritt vorbereitet, wird von Prof. Dr. Julia Zernack wissenschaftlich mitbetreut: die deutsche Neuübersetzung einer breiten Auswahl von Isländersagas, die in einer fünfbändigen Ausgabe im S. Fischer Verlag erscheinen wird.
Der Neuzeit-Historiker Markus Friedrich erhielt im Mai den Heinz Maier-Leibnitz-Preis, den wichtigsten deutschen Wissenschaftspreis für Nachwuchswissenschaftler. Der 36-Jährige, der 2010 seine Habilitation abgeschlossen hat und seit 2005 am Historischen Seminar der Universität Frankfurt forscht und lehrt, vertritt zurzeit eine Professur für Neuere Geschichte und Frühe Neuzeit an der Rostocker Universität. Mit Friedrich bekamen fünf weitere junge Wissenschaftler den jeweils mit 16.000 Euro dotierten Preis, für den insgesamt 145 Kandidaten aus allen Fachgebieten vorgeschlagen worden waren.
Einen neuen molekularen Signalweg, der an der Steuerung der Immunantwort und an Entzündungen beteiligt ist, hat ein internationales Team von Wissenschaftlern unter Federführung der Goethe-Universität entdeckt. Durch einen interdisziplinären Zugang konnten die Forscher biochemische, strukturelle und genetische Beweise für die bedeutende Rolle eines neuen Typs von Ubiquitin-Ketten finden.
Nach vier Jahren intensiver Forschung hat die Gruppe von Dr. Mika Ruonala die molekularen Auswirkungen eines seltenen Gendefekts soweit aufgeklärt, dass ein umfangreiches Screening nach geeigneten Medikamenten beginnen kann. Zusammen mit der Harvard Medical School in Boston, USA, sucht er unter den bereits zugelassenen Wirkstoffen nach einer Therapie für eine bislang unheilbare Krankheit.
Krank durch zu wenig Bewegung : Erkrankungen wie Adipositas, Diabetes mellitus Typ II, Hypertonie, degenerative Gelenkerkrankungen, Osteoporose oder Rückenschmerzen sind unter anderem die Folge eines bewegungsarmen Lebensstils. Die Weltgesundheitsorganisation WHO schätzt die daraus folgenden Todesfälle auf jährlich etwa eine Million in der Europäischen Union. Das Robert Koch-Institut hat errechnet, dass in Deutschland mehr als 6500 Herz-Kreislauf-Todesfälle pro Jahr vermieden würden, wenn lediglich die Hälfte der körperlich inaktiven Männer im Alter von 40 bis 69 Jahren gemäßigten körperlichen Aktivitäten nachginge. Empfohlen wird ein wöchentlicher Umfang von mindestens 150Minuten moderater Bewegung. Dies entspricht beispielsweise zügigen Spaziergängen, Fahrradfahren oder vergleichbaren Belastungen, die das Herz-Kreislauf-System und die Atemfunktion anregen.
Bei gesunden Menschen verläuft die Infektion mit Bartonella henselae als vergleichsweise harmlose "Katzenkratzkrankheit". Erst mit Beginn der AIDS-Pandemie zeigte sich, dass das Bakterium bei immungeschwächten Patienten auch die pathologische Neubildung von Blutgefäßen auslösen kann. Diese Pathogenitätsstrategie unterscheidet die Spezies der Bartonellen von allen anderen bakteriellen Infektionserregern des Menschen. Für Mikrobiologen ist Bartonella henselae deshalb ein interessanter Modellorganismus, weil Blutgefäßwachstum in erster Linie eine Domäne der Tumorforschung ist.
Wer seine sportliche Leistung verbessern will, muss die Anforderungen beim Training kontinuierlich steigern. Das wusste schon Milon von Kroton, einer der berühmtesten Athleten der Antike. Der einstmals schwächliche Knabe begann sein Krafttraining, indem er ein neugeborenes Kalb um den Hof seiner Eltern trug. Der Legende nach fuhr er damit fort, bis das Kalb zum Stier herangewachsen war. Heutzutage bewegen sich Spitzenathleten auf einem schmalen Grat zwischen hochwirksamem Trainingsreiz und Überlastung. Die diagnostischen Methoden der Sportwissenschaft und Sportmedizin helfen ihnen, ihre Trainingsbelastungen optimal zu steuern.
"Eigentlich ist es nichts Besonderes – und genau das ist gut so!" : Nordic Walking in der Onkologie
(2011)
Existenzgründung mit dem Goethe-Unibator : Der Goethe-Unibator wurde 2006 von Prof. Dr. Roberto V. Zicari und Prof. Martin Natter gegründet, um Studierenden, wissenschaftlichen Mitarbeitern und Alumni bei der Unternehmensgründung zu helfen. Das Dienstleistungsangebot des Goethe-Unibators begleitet die Unternehmer von der kreativen Ideenfindung über die Analyse und kritische Prüfung des Vorhabens bis zum optimierten Businessplan und der Marktreife. Hierfür stellt das Existenzgründungsnetzwerk Büroräume und technische Infrastruktur zur Verfügung, vor allem aber fachliche Unterstützung. Neben dem qualifizierten Team des Goethe-Unibators stehen den Gründern Professoren als Mentoren über den gesamten Förderzeitraum zur Seite. Zudem steht das umfangreiche und fachübergreifende Expertennetzwerk zur Verfügung. Das Netzwerk besteht aus Professoren der Universität Frankfurt und anderer Hochschulen sowie Experten aus der nationalen und internationalen Wirtschaft und Gründerszene.
"Mir doch egal, ob das jetzt gerecht ist. Hauptsache, ich habe meinen Vorteil!" Wann hätte je ein Politiker, Wirtschaftslenker oder Vertreter einer Interessengruppe so argumentiert? Jeder sagt stattdessen: "Wenn wir unsere Ziele durchsetzen, dann geht es unterm Strich auch in der gesamten Gesellschaft gerechter zu." So begründen beispielsweise alle, die sich an der Diskussion über die Reform des Sozialstaats beteiligen, ihre gegensätzlichen Positionen – etwa zum sogenannten Existenzminimum – mit dem Verweis auf Gebote der Gerechtigkeit, je nach Couleur auch verbunden mit der Forderung, dass sich Leistung (wieder) lohnen müsse.
Background: Natural history museums receive a rapidly growing number of requests for tissue samples from preserved specimens for DNA-based studies. Traditionally, dried vertebrate specimens were treated with arsenic because of its toxicity and insect-repellent effect. Arsenic has negative effects on in vivo DNA repair enzymes and consequently may inhibit PCR performance. In bird collections, foot pad samples are often requested since the feet were not regularly treated with arsenic and because they are assumed to provide substantial amounts of DNA. However, the actual influence of arsenic on DNA analyses has never been tested. Findings: PCR success of both foot pad and body skin samples was significantly lower in arsenic-treated samples. In general, foot pads performed better than body skin samples. Moreover, PCR success depends on collection date in which younger samples yielded better results. While the addition of arsenic solution to the PCR mixture had a clear negative effect on PCR performance after the threshold of 5.4 μg/μl, such high doses of arsenic are highly unlikely to occur in dried zoological specimens. Conclusions: While lower PCR success in older samples might be due to age effects and/or DNA damage through arsenic treatment, our results show no inhibiting effect on DNA polymerase. We assume that DNA degradation proceeds more rapidly in thin tissue layers with low cell numbers that are susceptible to external abiotic influences. In contrast, in thicker parts of a specimen, such as foot pads, the outermost horny skin may act as an additional barrier. Since foot pads often performed better than body skin samples, the intention to preserve morphologically important structures of a specimen still conflicts with the aim to obtain optimal PCR success. Thus, body skin samples from recently collected specimens should be considered as alternative sources of DNA.
Background: Until recently, read lengths on the Solexa/Illumina system were too short to reliably assemble transcriptomes without a reference sequence, especially for non-model organisms. However, with read lengths up to 100 nucleotides available in the current version, an assembly without reference genome should be possible. For this study we created an EST data set for the common pond snail Radix balthica by Illumina sequencing of a normalized transcriptome. Performance of three different short read assemblers was compared with respect to: the number of contigs, their length, depth of coverage, their quality in various BLAST searches and the alignment to mitochondrial genes. Results: A single sequencing run of a normalized RNA pool resulted in 16,923,850 paired end reads with median read length of 61 bases. The assemblies generated by VELVET, OASES, and SeqMan NGEN differed in the total number of contigs, contig length, the number and quality of gene hits obtained by BLAST searches against various databases, and contig performance in the mt genome comparison. While VELVET produced the highest overall number of contigs, a large fraction of these were of small size (< 200bp), and gave redundant hits in BLAST searches and the mt genome alignment. The best overall contig performance resulted from the NGEN assembly. It produced the second largest number of contigs, which on average were comparable to the OASES contigs but gave the highest number of gene hits in two out of four BLAST searches against different reference databases. A subsequent meta-assembly of the four contig sets resulted in larger contigs, less redundancy and a higher number of BLAST hits. Conclusion: Our results document the first de novo transcriptome assembly of a non-model species using Illumina sequencing data. We show that de novo transcriptome assembly using this approach yields results useful for downstream applications, in particular if a meta-assembly of contig sets is used to increase contig quality. These results highlight the ongoing need for improvements in assembly methodology. Keywords: next generation sequencing; short read assembly; Mollusca
Background: The ventral midbrain contains a diverse array of neurons, including dopaminergic neurons of the ventral tegmental area (VTA) and substantia nigra (SN) and neurons of the red nucleus (RN). Dopaminergic and RN neurons have been shown to arise from ventral mesencephalic precursors that express Sonic Hedgehog (Shh). However, Shh expression, which is initially confined to the mesencephalic ventral midline, expands laterally and is then downregulated in the ventral midline. In contrast, expression of the Hedgehog target gene Gli1 initiates in the ventral midline prior to Shh expression, but after the onset of Shh expression it is expressed in precursors lateral to Shh-positive cells. Given these dynamic gene expression patterns, Shh and Gli1 expression could delineate different progenitor populations at distinct embryonic time points. Results: We employed genetic inducible fate mapping (GIFM) to investigate whether precursors that express Shh (Shh-GIFM) or transduce Shh signaling (Gli1-GIFM) at different time points give rise to different ventral midbrain cell types. We find that precursors restricted to the ventral midline are labeled at embryonic day (E)7.5 with Gli1-GIFM, and with Shh-GIFM at E8.5. These precursors give rise to all subtypes of midbrain dopaminergic neurons and the anterior RN. A broader domain of progenitors that includes the ventral midline is marked with Gli1-GIFM at E8.5 and with Shh-GIFM at E9.5; these fate-mapped cells also contribute to all midbrain dopaminergic subtypes and to the entire RN. In contrast, a lateral progenitor domain that is labeled with Gli1-GIFM at E9.5 and with Shh-GIFM at E11.5 has a markedly reduced potential to give rise to the RN and to SN dopaminergic neurons, and preferentially gives rise to the ventral-medial VTA. In addition, cells derived from Shh- and Gli1-expressing progenitors located outside of the ventral midline give rise to astrocytes. Conclusions: We define a ventral midbrain precursor map based on the timing of Gli1 and Shh expression, and suggest that the diversity of midbrain dopaminergic neurons is at least partially determined during their precursor stage when their medial-lateral position, differential gene expression and the time when they leave the ventricular zone influence their fate decisions.
Background: Parkinson's disease (PD) is a slowly progressive neurodegenerative disorder which affects widespread areas of the brainstem, basal ganglia and cerebral cortex. A number of proteins are known to accumulate in parkinsonian brains including ubiquitin and alpha-synuclein. Prion diseases are sporadic, genetic or infectious disorders with various clinical and histopathological features caused by prion proteins as infectious proteinaceous particles transmitting a misfolded protein configuration through brain tissue. The most important form is Creutzfeldt-Jakob disease which is associated with a self-propagating pathological precursor form of the prion protein that is physiologically widely distributed in the central nervous system. Discussion: It has recently been found that alpha-synuclein may behave similarly to the prion precursor and propagate between cells. The post-mortem proof of alpha-synuclein containing Lewy bodies in embryonic dopamine cells transplants in PD patient suggests that the misfolded protein might be transmitted from the diseased host to donor neurons reminiscent of prion behavior. The involvement of the basal ganglia and brainstem in the degenerative process are other congruencies between Parkinson's and Creutzfeldt-Jakob disease. However, a number of issues advise caution before categorizing Parkinson's disease as a prion disorder, because clinical appearance, brain imaging, cerebrospinal fluid and neuropathological findings exhibit fundamental differences between both disease entities. Most of all, infectiousness, a crucial hallmark of prion diseases, has never been observed in PD so far. Moreover, the cellular propagation of the prion protein has not been clearly defined and it is, therefore, difficult to assess the molecular similarities between the two disease entities. Summary: At the current state of knowledge, the molecular pathways of transmissible pathogenic proteins are not yet fully understood. Their exact involvement in the pathophysiology of prion disorders and neurodegenerative diseases has to be further investigated in order to elucidate a possible overlap between both disease categories that are currently regarded as distinct entities.
Poster presentation from Twentieth Annual Computational Neuroscience Meeting: CNS*2011 Stockholm, Sweden. 23-28 July 2011. In statistical spike train analysis, stochastic point process models usually assume stationarity, in particular that the underlying spike train shows a constant firing rate (e.g. [1]). However, such models can lead to misinterpretation of the associated tests if the assumption of rate stationarity is not met (e.g. [2]). Therefore, the analysis of nonstationary data requires that rate changes can be located as precisely as possible. However, present statistical methods focus on rejecting the null hypothesis of stationarity without explicitly locating the change point(s) (e.g. [3]). We propose a test for stationarity of a given spike train that can also be used to estimate the change points in the firing rate. Assuming a Poisson process with piecewise constant firing rate, we propose a Step-Filter-Test (SFT) which can work simultaneously in different time scales, accounting for the high variety of firing patterns in experimental spike trains. Formally, we compare the numbers N1=N1(t,h) and N2=N2(t,h) of spikes in the time intervals (t-h,t] and (h,t+h]. By varying t within a fine time lattice and simultaneously varying the interval length h, we obtain a multivariate statistic D(h,t):=(N1-N2)/V(N1+N2), for which we prove asymptotic multivariate normality under homogeneity. From this a practical, graphical device to spot changes of the firing rate is constructed. Our graphical representation of D(h,t) (Figure 1A) visualizes the changes in the firing rate. For the statistical test, a threshold K is chosen such that under homogeneity, |D(h,t)|<K holds for all investigated h and t with probability 0.95. This threshold can indicate potential change points in order to estimate the inhomogeneous rate profile (Figure 1B). The SFT is applied to a sample data set of spontaneous single unit activity recorded from the substantia nigra of anesthetized mice. In this data set, multiple rate changes are identified which agree closely with visual inspection. In contrast to approaches choosing one fixed kernel width [4], our method has advantages in the flexibility of h.
Poster presentation from Twentieth Annual Computational Neuroscience Meeting: CNS*2011 Stockholm, Sweden. 23-28 July 2011. One of the central questions in neuroscience is how neural activity is organized across different spatial and temporal scales. As larger populations oscillate and synchronize at lower frequencies and smaller ensembles are active at higher frequencies, a cross-frequency coupling would facilitate flexible coordination of neural activity simultaneously in time and space. Although various experiments have revealed amplitude-to-amplitude and phase-to-phase coupling, the most common and most celebrated result is that the phase of the lower frequency component modulates the amplitude of the higher frequency component. Over the recent 5 years the amount of experimental works finding such phase-amplitude coupling in LFP, ECoG, EEG and MEG has been tremendous (summarized in [1]). We suggest that although the mechanism of cross-frequency-coupling (CFC) is theoretically very tempting, the current analysis methods might overestimate any physiological CFC actually evident in the signals of LFP, ECoG, EEG and MEG. In particular, we point out three conceptual problems in assessing the components and their correlations of a time series. Although we focus on phase-amplitude coupling, most of our argument is relevant for any type of coupling. 1) The first conceptual problem is related to isolating physiological frequency components of the recorded signal. The key point is to notice that there are many different mathematical representations for a time series but the physical interpretation we make out of them is dependent on the choice of the components to be analyzed. In particular, when one isolates the components by Fourier-representation based filtering, it is the width of the filtering bands what defines what we consider as our components and how their power or group phase change in time. We will discuss clear cut examples where the interpretation of the existence of CFC depends on the width of the filtering process. 2) A second problem deals with the origin of spectral correlations as detected by current cross-frequency analysis. It is known that non-stationarities are associated with spectral correlations in the Fourier space. Therefore, there are two possibilities regarding the interpretation of any observed CFC. One scenario is that basic neuronal mechanisms indeed generate an interaction across different time scales (or frequencies) resulting in processes with non-stationary features. The other and problematic possibility is that unspecific non-stationarities can also be associated with spectral correlations which in turn will be detected by cross frequency measures even if physiologically there is no causal interaction between the frequencies. 3) We discuss on the role of non-linearities as generators of cross frequency interactions. As an example we performed a phase-amplitude coupling analysis of two nonlinearly related signals: atmospheric noise and the square of it (Figure 1) observing an enhancement of phase-amplitude coupling in the second signal while no pattern is observed in the first. Finally, we discuss some minimal conditions need to be tested to solve some of the ambiguities here noted. In summary, we simply want to point out that finding a significant cross frequency pattern does not always have to imply that there indeed is physiological cross frequency interaction in the brain.
Poster presentation from Twentieth Annual Computational Neuroscience Meeting: CNS*2011 Stockholm, Sweden. 23-28 July 2011. To truly appreciate the myriad of events which relate synaptic function and vesicle dynamics, simulations should be done in a spatially realistic environment. This holds true in particular in order to explain the rather astonishing motor patterns presented here which we observed within in vivo recordings which underlie peristaltic contractions at a well characterized synapse, the neuromuscular junction (NMJ) of the Drosophila larva. To this end, we have employed a reductionist approach and generated three dimensional models of single presynaptic boutons at the Drosophila larval NMJ. Vesicle dynamics are described by diffusion-like partial differential equations which are solved numerically on unstructured grids using the uG platform. In our model we varied parameters such as bouton-size, vesicle output probability (Po), stimulation frequency and number of synapses, to observe how altering these parameters effected bouton function. Hence we demonstrate that the morphologic and physiologic specialization maybe a convergent evolutionary adaptation to regulate the trade off between sustained, low output, and short term, high output, synaptic signals. There seems to be a biologically meaningful explanation for the co-existence of the two different bouton types as previously observed at the NMJ (characterized especially by the relation between size and Po),the assigning of two different tasks with respect to short- and long-time behaviour could allow for an optimized interplay of different synapse types. As a side product, we demonstrate how advanced methods from numerical mathematics could help in future to resolve also other difficult experimental neurobiological issues.
Poster presentation from Twentieth Annual Computational Neuroscience Meeting: CNS*2011 Stockholm, Sweden. 23-28 July 2011. Parallel multiunit recordings from V1 in anesthetized cat were collected during the presentation of random sequences of drifting sinusoidal gratings at 12 fixed orientations while gamma oscillations were present. In agreement with the seminal work [1], most units were orientation selective to varying degrees and synchronization was evident in spike train crosscorrelograms computed between units with similar preferred orientations, particularly during the presentation of optimal stimuli. Interestingly, a subset of units, which we refer to as synchronization hubs, were additionally found to synchronize with units having differing preferred orientations which was consistent with a previous study [2]. Moreover, oscillatory patterning in spike train autocorrelograms was also found to be strongest in units denoted as synchronization hubs, and synchronization hubs also tended to have narrower tuning curves relative to other units. We used simplified computational models of small networks of V1 neurons to demonstrate that neurons subject to a sufficiently strong level of inhibitory input can function as synchronization hubs. Neurons were endowed either with integrate-and-fire or conductance-based dynamics and each neuron received a combination of excitatory (AMPA) synaptic inputs that were Poisson-distributed and inhibitory (GABA) inputs that were coherent at a gamma-frequency range. If the strength of rhythmic inhibition was increased for a subset of neurons in the network, and excitation was increased simultaneously to maintain a fixed firing rate, then these neurons produced stronger oscillatory patterning in their discharge probabilities. The oscillations in turn synchronized these neurons with other neurons in the network. Importantly, the strength of synchronization increased with neurons of differing orientation preferences even though no direct synaptic coupling existed between the hubs and the other neurons. Enhanced levels of inhibition account for the emergence of synchronization hubs in the following way: Inhibitory inputs exhibiting a gamma rhythm determine a time window within which a cell is likely to discharge. Increased levels of inhibition narrow down this window further simultaneously leading to (i) even stronger oscillatory patterning of the neuron's activity and (ii) enhanced synchronization with other neurons. This enables synchronization even between cells with differing orientation preferences. Additionally, the same increased levels of inhibition may be responsible for the narrow tuning curves of hub neurons. In conclusion, synchronization hubs may be the cells that interact most strongly with the network of inhibitory interneurons during gamma oscillations in primary visual cortex.
Poster presentation from Twentieth Annual Computational Neuroscience Meeting: CNS*2011 Stockholm, Sweden. 23-28 July 2011. Background: Oscillatory activity in high-beta and gamma bands (20-80Hz) is known to play an important role in cortical processing being linked to cognitive processes and behavior. Beta/gamma oscillations are thought to emerge in local cortical circuits via two mechanisms: the interaction between excitatory principal cells and inhibitory interneurons – the pyramidal-interneuron gamma (PING) [1], and in networks of coupled inhibitory interneurons under tonic excitation – the interneuronal gamma (ING) [2]. Experimental evidence underlines the important role of inhibitory interneurons and especially of the fast spiking (FS) interneurons [3,4]. We show in simulation that an important property of FS neurons, namely the membrane resonance (frequency preference), represents an additional mechanism – the resonance induced gamma (RING), i.e. modulation of oscillatory discharge by resonance. RING promotes frequency stability and enables oscillations in purely excitatory networks. Methods: Local circuits were modeled with small world networks of 80% excitatory and 20% inhibitory neuron populations interconnected in small-world topology by realistic conductance-based synapses. Neuron populations were leaky integrate and fire (LIF) or Izhikevich resonator (RES) neurons. We also tested networks of purely inhibitory and purely excitatory RES neurons. Networks were stimulated with miniature postsynaptic potentials (MINIs) [5] and with low frequency sinusoidal (0.5 Hz) input that mimics the effect of gratings passing trough the visual field. The activity was calibrated to match recordings from cat visual cortex (firing rate, oscillatory activity). Results: Sinusoidal input modulates network oscillation frequency. This effect is most prominent in IF excitatory and IF inhibitory (IF-IF) networks and less prominent (about 4 times) in IF-RES or RES-IF networks where frequency remains relatively stable. The most stable frequency was observed in networks of pure resonators (RES-RES, None-RES, RES-None). Interestingly, purely excitatory RES networks (RES-None) were also able to exhibit oscillations through RING. By contrast purely excitatory or inhibitory IF networks (IF-None, None-IF) were not able to express oscillations under these conditions, matching experimental parameters. Conclusions: In both PING and ING, adding membrane resonance to principal cells or inhibitory interneurons stabilizes network oscillation frequency via the RING mechanism. Notably, in networks of purely excitatory networks, where ING and PING are not defined, oscillations can emerge via the RING mechanism if membrane resonance is expressed. Thus, RING appears as a potentially important mechanism for promoting stable network oscillations.
TRENTOOL : an open source toolbox to estimate neural directed interactions with transfer entropy
(2011)
To investigate directed interactions in neural networks we often use Norbert Wiener's famous definition of observational causality. Wiener’s definition states that an improvement of the prediction of the future of a time series X from its own past by the incorporation of information from the past of a second time series Y is seen as an indication of a causal interaction from Y to X. Early implementations of Wiener's principle – such as Granger causality – modelled interacting systems by linear autoregressive processes and the interactions themselves were also assumed to be linear. However, in complex systems – such as the brain – nonlinear behaviour of its parts and nonlinear interactions between them have to be expected. In fact nonlinear power-to-power or phase-to-power interactions between frequencies are reported frequently. To cover all types of non-linear interactions in the brain, and thereby to fully chart the neural networks of interest, it is useful to implement Wiener's principle in a way that is free of a model of the interaction [1]. Indeed, it is possible to reformulate Wiener's principle based on information theoretic quantities to obtain the desired model-freeness. The resulting measure was originally formulated by Schreiber [2] and termed transfer entropy (TE). Shortly after its publication transfer entropy found applications to neurophysiological data. With the introduction of new, data efficient estimators (e.g. [3]) TE has experienced a rapid surge of interest (e.g. [4]). Applications of TE in neuroscience range from recordings in cultured neuronal populations to functional magnetic resonanace imaging (fMRI) signals. Despite widespread interest in TE, no publicly available toolbox exists that guides the user through the difficulties of this powerful technique. TRENTOOL (the TRansfer ENtropy TOOLbox) fills this gap for the neurosciences by bundling data efficient estimation algorithms with the necessary parameter estimation routines and nonparametric statistical testing procedures for comparison to surrogate data or between experimental conditions. TRENTOOL is an open source MATLAB toolbox based on the Fieldtrip data format. ...
Neue Synthesestrategien als Thema des Chemieunterrichts - Experimente zur Kombinatorischen Chemie
(2010)
In der vorliegenden Dissertation wurde die experimentelle Umsetzung der Thematik Kombinatorische Chemie für den Chemieunterricht in der Sekundarstufe II ausgearbeitet. Dazu wurden geeignete Experimente erarbeitet, die einen Einblick in die Kombinatorische Chemie und somit in die neuen Arbeitmethoden der heutigen Chemie schaffen. Mit deren Hilfe gängige Synthesemethoden wie die Split and Combine-Synthese, Teabag-Methode, Spot-Methode und Pin-Methode aufgezeigt werden können und von den Schülern selbst durchgeführt werden. Als ein vorteilhaftes Modell zum Aufzeigen der Arbeitsweise der Kombinatorischen Chemie haben sich Farbstoffe erwiesen, da sie schnell darstellbar sind und keiner aufwendigen Detektion der entstandenen Produkte bedürfen. Als erstes Farbstoffsystem wurden Azofarbstoffe ausgewählt, da sie auch im fakultativen Themenbereich „Farben“ im Chemieunterricht thematisiert werden. Die Übertragung der normalerweise in Lösung hergestellten Azofarbstoffe auf die Festphasenchemie musste zuerst eine geeignete und kostengünstige Festphase gefunden werden. Hierbei haben sich im Handel erhältliche Ionenaustauscher (Harze ohne Linker), die auch zur Wasseraufbereitung verwendet werden, als geeignet herausgestellt. Die erforderlichen Reaktionsbedingungen der Lösungsreaktionen wurden erprobt, optimiert und auf die Festphasenchemie übertragen. Eine Übertragung der Syntheseprinzipien auf drei weitere Farbstoffsysteme wie der Fluoreszenzfarbstoffe der Pyrydin- und Pyrylium-Reihe sowie der Oxidationsfarbstoffe schloß sich an. Nunmehr stehen für den schulischen Einsatz, aber auch für die Ausbildung, einfache Systeme zur Verfügung, die anhand schnell und problemlos durchzuführender Experimente einen Zugang zu unterschiedlichen Methoden der Kombinatorischen Chemie vermitteln können. Dabei bieten die Experimente Anregungen für weitere Arbeiten. Als problematisch stellte sich jedoch der Zugang zu mehrstufigen kombinatorischen Synthesen auf dem Gebiet der Farbstoffe dar. Hier stößt man mit den aus didaktischen Überlegungen sehr einfach gewählten Beispielen an eine Grenze. Ergänzend wurde die Thematik Kombinatorische Chemie mit hochbegabten Schülern der Internatsschule Schloß Hansenberg und interessierten Schülern aus dem Raum Frankfurt, die an dem Projekt Science Camp teilnahmen, erprobt und das Verständnis für diese Thematik mittels eines Fragebogens untersucht. Ein direkter Vergleich beider Schülergruppen konnte aufgrund unterschiedlicher schulischer Bildung nicht vorgenommen werden, weshalb die Auswertung lediglich erste Eindrücke vermittelt. Danach ist das bisher ausgearbeitete Konzept in Lerngruppen mit hochbegabten Schülern gut einsetzbar. Ein Vergleich mit durchschnittlich leistungsstarken Lerngruppen steht noch aus. Eine wünschenswerte Erweiterung und ein Ausbau der Thematik aus Sicht der Schulchemie sollte anorganische Systeme mit einbeziehen und Strategien der Dekonvolution.
Background: In many species males face a higher predation risk than females because males display elaborate traits that evolved under sexual selection, which may attract not only females but also predators. Females are, therefore, predicted to avoid such conspicuous males under predation risk. The present study was designed to investigate predator-induced changes of female mating preferences in Atlantic mollies (Poecilia mexicana). Males of this species show a pronounced polymorphism in body size and coloration, and females prefer large, colorful males in the absence of predators. Results: In dichotomous choice tests predator-naïve (lab-reared) females altered their initial preference for larger males in the presence of the cichlid Cichlasoma salvini, a natural predator of P. mexicana, and preferred small males instead. This effect was considerably weaker when females were confronted visually with the non-piscivorous cichlid Vieja bifasciata or the introduced non-piscivorous Nile tilapia (Oreochromis niloticus). In contrast, predator experienced (wild-caught) females did not respond to the same extent to the presence of a predator, most likely due to a learned ability to evaluate their predators' motivation to prey. Conclusions: Our study highlights that (a) predatory fish can have a profound influence on the expression of mating preferences of their prey (thus potentially affecting the strength of sexual selection), and females may alter their mate choice behavior strategically to reduce their own exposure to predators. (b) Prey species can evolve visual predator recognition mechanisms and alter their mate choice only when a natural predator is present. (c) Finally, experiential effects can play an important role, and prey species may learn to evaluate the motivational state of their predators. Keywords: Sexual selection; female choice; non-independent mate choice; predator recognition; Poecilia mexicana
Im Zuge der Arbeitsbeschaffung, der Aufrüstung und der nachfolgenden Kriegsfinanzierung stand der nationalsozialistischen Regierung ein Bündel prinzipieller Finanzierungsalternativen zur Verfügung. Bei der Finanzierung der Arbeitsbeschaffungsmaßnahmen griff das Regime auf das vorhandene Instrumentarium der Vorgängerregierungen zurück. Insofern war das Prinzip der Wechselfinanzierung zur kurzfristigen Mobilisierung von Liquidität keine Innovation der NS-Regierung, sondern lediglich die Fortsetzung einer bereits praktizierten Finanzierungsmethode. In Hinblick auf die Faktoren „Ergiebigkeit“ und „zeitlicher Verfügbarkeit“ musste im Rahmen der Kriegsfinanzierung primär auf die kurzfristige Verschuldung zurückgegriffen werden. Keine andere Finanzierungsalternative hätte – unter Berücksichtigung der „Blitzkriegstrategie“ und dem damit verbundenen außerordentlichen Mittelbedarf - in solch kurzer Zeit die erforderliche Finanzkraft ohne Reibungsverluste und zeitliche Verzögerungen garantieren können. In steuerpolitischer Hinsicht schöpfte die Regierung zwar ansteigende Einkommen und Gewinne ab, doch fand die Steuergesetzgebung ihre Grenze in der gesellschaftlichen Akzeptanz sowie bei der Berücksichtigung distributionspolitischer Motive. Pläne zur weiteren Steuererhöhung oder gar zur Einführung neuer Steuern wurden zu Gunsten der Zustimmung in der Bevölkerung zur Regimepolitik verworfen. Das Primat der Fundierung kurzfristiger Kreditaufnahme wurde mit Fortdauer des Krieges aufgegeben. Die Konsolidierung der schwebenden Schulden hinkte dem Tempo des kurzfristigen staatlichen Kreditbedarfs mit Fortdauer des Krieges hinterher. Große Teile des Finanzierungsbedarfs wurden durch Enteignung und Kontribution gedeckt. Die übermäßige Beanspruchung ausländischer Volkseinkommen und – vermögen glich jedoch nur einen Teil des inländischen Geld-Gütermarkt-Ungleichgewichtes aus. Darüber hinaus waren mit der Besetzung ausländischer Territorien aber auch Kosten für die Versorgung der Bevölkerung verbunden. Selbst unter Missachtung jeglicher Humanität gegenüber der ausländischen Bevölkerung waren die Ressourcenbeiträge der besetzten Länder begrenzt. Bei der sog. „geräuschlosen Kriegsfinanzierung“ kamen verschiedene Instrumente zur Absorption überschüssiger Kaufkraft zum Einsatz. Langfristige Schuldpapiere wurden überwiegend nicht am freien Kapitalmarkt begeben, sondern direkt den Kapitalsammelstellen zugeteilt. Gesetzlich definierte Grenzen der Lohn- und Preisbildung sowie die Beschränkungen des Kapital- und Gütermarktes flankierten die Bemühungen um die Stilllegung überschüssiger Einkommen. Mit dem kriegsbedingten Ausufern des Mittelbedarfs schwand jede Rücksichtnahme auf die gesetzlichen und ökonomischen Grenzen. Die langfristige Verschuldung konnte fortan der kurzfristigen Kreditaufnahme nicht mehr folgen. Die Sparkassen stellten aufgrund ihrer Nähe zum Einzelkunden und ihres organisatorischen Aufbaues eine idealtypische Konstruktion für die Absorption von Spargeldern dar. Darüber hinaus hatten sie eine dominierende Stellung auf dem Spareinlagenmarkt.
S. leicht übererarbeitete Version der Dissertation: Das "Handbook of...", um das es in dieser Arbeit geht, wird, wenn es vollendet werden sollte, 20 Bände mit insgesamt ca. 16000 Seiten Informationen zu einer aus Anonymisierungsgründen hier nicht näher bezeichneten Bevölkerungsgruppe umfassen, die im gegenwärtigen Nordamerika als ethnische Minderheit gilt. Der komplette Titel des Handbook war länger, wird aber ebenfalls aus Gründen der Anonymisierung nicht erwähnt. Es war als eine Enzyklopädie geplant, die die bis dato gewonnenen wissenschaftlichen Kenntnisse über die Geschichte und Kultur dieser Gruppe von der frühesten Prähistorie bis zur Gegenwart mit dem Ziel zusammenfassen sollte, ein von ausgesuchten Wissenschaftlern geschriebenes enzyklopädisches Referenzwerk nicht nur für Fachleute, sondern auch für die Allgemeinheit zu schaffen (General Editor 1987). In Form einer Monographie wird dargestellt, wo und wie das Handbook produziert wurde, welche unterschiedlichen berufs- und branchenkulturellen Elemente im Redaktionsbüro zusammentrafen und welche von außen auf es einwirkten, wobei natürlich nur eine Auswahl beschrieben und keine komplette Auflistung vorgenommen werden konnte. Das "Handbook of ..." wurde Mitte der sechziger Jahre geplant, Anfang der siebziger konkret begonnen und war 1997 bei Band 10 von 20 geplanten Bänden angekommen. Im Redaktionsbüro wurden die von vielen verschiedenen Autoren geschriebenen Beiträge aneinander angeglichen, um eine für Enzyklopädien erforderliche Einheitlichkeit zu erreichen. Überprüft, und gegebenenfalls korrigiert, wurden die Texte auf die Einhaltung des Themas und ihre Schlüssigkeit hin, auf eine (in Angleichung an andere Beiträge des Bandes und der Serie) einheitliche Schreibweise von Namen und Begriffen, auf korrekte Sachangaben sowie auf fehlerfreie Zitate und Literaturangaben. Solche Überprüfungen wurden nicht nur für das Handbook vorgenommen, sondern genauso in anderen großen und renommierten Enzyklopädie- und Lexikonverlagen wie der Encyclopedia Britannica und dem Brockhausund Dudenverlag. Durch die Stellung als Wissensautorität und 'letzte Instanz' in der Klärung von strittigen Fragen waren sie es ihrem Ruf schuldig, (möglichst) fehlerfreie Werke herauszubringen. ...
In seiner ausführlichen Untersuchung unterschiedlicher philosophischer Ansätze zum Prinzip „Verantwortung“ führt Ludger Heidbrink (2003) aus, dass die Standardtheorie der „Verantwortung“ auf drei Pfeilern beruhe, „dem Subjekt der Verantwortung, dem Objekt der Verantwortung und der Instanz der Verantwortung“ (ebd.: S. 21 f.; Hervorhebung von B. H.). Dabei bezieht er sich auf einige philosophische Ansätze, die Verantwortung in einer mehrstelligen Relation verstehen: Eine Person hat (1) Verantwortung für etwas (2) vor und gegenüber jemandem (3) und wird nach Maßgabe von gewissen Kriterien beurteilt (4) (u. a. Lenk/Maring 1993; Höffe 1993). An dieser Definition wird deutlich, dass es sich bei „Verantwortung“ um ein zutiefst soziales Handlungsprinzip dreht, denn eine Person, die verantwortlich handelt, tritt immer in irgendeiner Form in Interaktion mit ihrer sozialen Umwelt. So kümmern sich beispielsweise Eltern um ihre Kinder; Arbeitsnehmer stellen im Rahmen kollegialer Arbeitsteilung ein Produkt her oder erfüllen eine Dienstleistung für einen Kunden. Selbst wer sich gegenüber einem Tier oder der Natur verantwortlich verhält, erfüllt dabei eine moralische Norm, deren Einhaltung die Gesellschaft von ihm erwartet. Daran wird deutlich, dass eine Person, auch wenn sie sich in ihrem Handeln nicht direkt auf andere Menschen bezieht, gegenüber Personen oder Instanzen die Folgen ihres Verhaltens verantworten muss, was bedeutet, dass sie im Rahmen der Rechenschaftspflicht letztlich auch in eine Interaktion mit anderen Menschen tritt. Nur von mündigen Menschen kann Verantwortung für ihr Handeln erwartet werden. Der intersubjektive Charakter des Verantwortungspostulats lässt normalerweise auch zu, dass sich die beteiligten Personen über die Voraussetzungen verständigen können, unter denen das geforderte Handeln möglich ist oder war. Denn meistens genügt allein der Willen einer Person nicht zur Übernahme von Verantwortung.
As a part of this thesis, a Monte Carlo-based code has been developed capable of simulating the transition of proton beam properties to neutron beam properties as it occurs in the Li-7(p, n)Be-7 reaction. It is able to reproduce not only the angle-integrated energy distributions but it is also capable of predicting the angle-dependent neutron spectra as measured at Forschungszentrum Karlsruhe (Karlsruhe, Germany) and Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Braunschweig, Germany). Since the code retains all three spatial dimensions as well as all three velocity dimensions, it provides very detailed information on the neutron beam. The resulting data can aid in many different aspects, for example it can be used in shielding construction, or for lithium target design. In this work, the code is used to predict the neutron beam properties expected at the Frankfurt Neutron Source at Stern-Gerlach-Zentrum (FRANZ) facility. For different proton beam energies, the neutron distribution in x/p_x, y/p_y, and z/p_z is shown as well as a Mollweide projection, which illustrates the kinematic collimation effect that limits the neutron cone opening angle to less than 180 degree.
Eine wichtige Eigenschaft des menschlichen Gehirns besteht in der Fähigkeit, flexibel auf eintreffende Reize zu reagieren und sich den Anforderungen und Veränderungen der Umwelt anzupassen. Anpassung oder Adaptation lässt sich in vielen Situationen beobachten. Beispielsweise kommt es in der Retina beim Übergang von einer sehr hellen Umgebung in eine dunkle Umgebung zu Anpassungsleistungen. Neuronale Adaptation wird in den Neurowissenschaften genutzt, um Aussagen über die Funktion bestimmter Hirnareale machen zu können. In sogenannten Adaptationsexperimenten werden Stimuli wiederholt dargeboten und die dadurch erzeugten neuronalen Antworten in verschiedenen Hirnarealen miteinander verglichen. Nimmt das Signal in einem Areal ab, dann wird daraus geschlossen, dass die Zellen in diesem Bereich an der Verarbeitung des Stimulus beteiligt waren. Wiederholte Reizdarbietung führte in zahlreichen Untersuchungen zu einer Abnahme der neuronalen Antwort. Daneben wurde jedoch auch der gegenteilige Effekt, eine Verstärkung der neuronalen Antwort, bei Wiederholung eines Reizes nachgewiesen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Verarbeitung frequenzmodulierter Töne im auditorischen Kortex des Menschen mit Hilfe eines Wiederholungsparadigmas untersucht. Frequenzmodulationen sind eine beim Menschen noch wenig untersuchte Reizklasse, die in natürlichen Geräuschen und besonders in der menschlichen Sprache eine wichtige Rolle spielen. Ausgangspunkt dieser Arbeit war die Frage, ob sich im auditorischen Kortex des Menschen eine Sensitivität für die Richtung einer Frequenzmodulation nachweisen lässt. Dieser Frage wurde mit drei Magnetenzephalographie-Studien nachgegangen. In Studie 1 wurde ein Zwei-Ton-Paradigma angewendet. Dabei wurde in jedem Durchgang ein frequenzmodulierter Ton jeweils zwei Mal präsentiert. Lediglich die Richtung, in der der Ton abgespielt wurde, also von den niedrigen zu den hohen oder von den hohen zu den niedrigen Frequenzen, wurde variiert. Die beiden frequenzmodulierten Töne in Studie 1 hatten eine Dauer von 500 ms und wurden in einem Abstand von 1 Sekunde präsentiert. Mit dieser Versuchsanordnung sollte untersucht werden, ob es bei Wiederholung der Frequenzrichtung zu einer Abnahme des neuronalen Signals kommt. Diese Abnahme wurde vor allem in der N1m-Komponente aber auch in späteren Komponenten wie der N2m erwartet. Der Vergleich der N1m-Amplitude für den zweiten Ton zeigte jedoch nur geringe Unterschiede zwischen den Bedingungen. Die Wiederholung derselben Frequenzrichtung bewirkte nur eine schwache Abnahme des Signals. Deutliche Adaptationseffekte konnten nicht gefunden werden. Daneben zeigten sich Hemisphärenunterschiede bei der Verarbeitung der frequenzmodulierten Töne. Über den Sensoren der rechten Hemisphäre war die Antwort signifikant stärker ausgeprägt als über der linken Hemisphäre. Als mögliche Erklärung für die schwach ausgeprägten Adaptationseffekte in Studie 1 wurde der zeitliche Aufbau des Paradigmas herangezogen. In der zweiten Studie wurde daher sowohl die Dauer der präsentierten Stimuli als auch der zeitliche Abstand zwischen den beiden Tönen reduziert. Dieses Paradigma führte zu signifikanten Unterschieden in der Reaktion auf den zweiten Reiz. Entgegen der Erwartung einer Adaptation bei Reizwiederholung bewirkte die Wiederholung derselben Frequenzrichtung eine signifikant höhere neuronale Antwort im Vergleich zu der Präsentation einer abweichenden Frequenzrichtung. Diese Unterschiede traten auf der rechten Hemisphäre über einen Zeitraum von 150 bis 350 ms nach Beginn des zweiten Stimulus auf, während sich auf der linken Hemisphäre 200 bis 300 ms nach Beginn des zweiten Tons signifikante Unterschiede zwischen gleichen und unterschiedlichen Frequenzrichtungen zeigten. In der N1m-Amplitude zeigten sich dagegen keine Wiederholungseffekte. Ähnlich wie in Studie 1 traten auch in Studie 2 Hemisphärenunterschiede auf. Für die Sensoren der rechten Hemisphäre waren die Verstärkungseffekte stärker und über einen längeren Zeitraum zu beobachten. Das unerwartete Ergebnis von Studie 2 stellte die Motivation für den Aufbau der dritten Studie dar. Mithilfe dieser Studie sollte überprüft werden, welche Rolle das Inter-Stimulus-Intervall auf die Verarbeitung eines nachfolgenden Stimulus hat. Zu diesem Zweck wurde in Studie 3 die Länge des ISIs zwischen 100 und 600 ms variiert. Damit sollte zum einen überprüft werden, innerhalb welchen zeitlichen Bereichs es zu einer Verstärkung des Signals kommt und wann beziehungsweise ob es ab einem bestimmten zeitlichen Abstand zwischen den Stimuli zu Adaptationsprozessen kommt. Bei dem kürzesten ISI von 100 ms führte die Wiederholung derselben Frequenzrichtung zu einer signifikant stärkeren N1m-Amplitude als bei der Präsentation einer abweichenden Frequenzrichtung. Bei ISIs > 100 ms zeigte sich keine höhere N1m-Amplitude mehr bei Wiederholung derselben Frequenzrichtung. Deutliche späte Effekte wie sie in Studie 2 über einen Zeitbereich von 150 bis 300 ms nachgewiesen wurden, traten in Studie 3 nicht auf. Bei einem ISI von 300 bis 500 ms waren leichte Verstärkungseffekte in einem Zeitbereich von 200 bis 400 ms zu beobachten. Bei einem ISI von 600 ms zeigten sich keine Unterschiede zwischen den Bedingungen. Durch Studie 3 konnte der in Studie 2 gefundene Effekt in einen größeren Zusammenhang gestellt werden. Zu einer Verstärkung der N1m-Komponente kommt es lediglich bei einem ISI von 100 ms. Liegen die Stimuli 200 ms auseinander, findet eine Verstärkung der späteren Komponenten statt, die bei ISIs > 200 ms immer weiter abnimmt. Offen bleibt, welche Abläufe zu der Verstärkung des Signals bei Wiederholung der Frequenzrichtung geführt haben. Um die dem Verstärkungseffekt zugrunde liegenden Prozesse zu verstehen, sind weitere Studien nötig.
Qualität und Qualitätsmanagement in der universitären naturwissenschaftlichen Lehrerfortbildung
(2010)
Vor dem Hintergrund der politischen Entwicklungen in Hessen und der allgemeinen Debatte über Qualität im Bildungsbereich sollte im Lehrerfortbildungszentrum Chemie (lfbz-Chemie) der Universität Frankfurt am Main eine systematische Qualitätsentwicklung etabliert und dieses Vorhaben wissenschatflich begleitet werden. Die wissenschaftliche Arbeit besteht aus drei Säulen: - Eine erste, qualitative Studie sollte Qualitätskriterien und -indikatoren liefern. - In einer Fallstudie am lfbz-Chemie Frankfurt sollte die Einführung von Instrumenten des Qualitätsmanagements aus dem gewerblichen Weiterbildungsbereich beobachtet und bewertet werden. - Eine bundesweite Umfrage unter universitären Fortbildungsanbietern im naturwissenschaftlichen Bereich sollte sowohl die Struktur der anbietenden Institutionen als auch die allgemeine Einstellung der Befragten zum professionellen Qualitätsmanagement (QM) nach einem im gewerblichen Bereich geläufigen Modell (LQW) beleuchten. Die Qualitätsindikatoren und -kriterien fielen sehr spezifisch für die naturwissenschaftliche Lehrerfortbildung aus. Allein die drei folgenden Bereiche erfassen zwei Drittel aller Nennungen: die „Qualität der Teamer bzw. Moderatoren“, die „Fortbildungsgestaltung“ und die „Zielgruppenorientierung (Schulbezug)“. Nimmt man die Anzahl der Indikatoren und Kriterien pro Bereich als Maßstab, fokussieren die Befragten sehr stark auf Anforderungen, die die Professionalität des Personals betreffen. Zur Orientierung für die Qualitätsarbeit am lfbz-Chemie (Fallstudie) wurde das QM-Modell LQW 2 gewählt; als kleinere Instrumente kamen die Tabellen nach dem Vorbild der Balanced Scorecard (BSC) nach Kaplan und Norton sowie die Stärken-Schwächen-Analyse zum Einsatz. Als erstes Ergebnis der Fallstudie kristallisierten sich drei Arbeitsbereiche heraus: Personalorganisation, Evaluation und Innovationen. Diese Arbeitsfelder ergänzten die identifizierten Anforderungen an Fortbildung somit um Bereiche, die eher der organisatorischen Ebene zuzuordnen sind. Es ließ sich in der Fallstudie feststellen, dass ein ganzes Qualitätsmanagementmodell wie LQW 2 nur als Anregung für den einen oder anderen, als wichtig erachteten Bereich dienen konnte, während sich kleinere Instrumente eher als handhabbar erwiesen. Außerdem konnte postuliert werden, dass - ein persönlicheres Eingehen auf die Ziele und Aufgaben der einzelnen Personen im Sinne eines Total Quality Managements vermutlich zu besseren Ergebnissen geführt hätte als die Konzentration auf allgemeine Themen und die Orientierung am eher abstrakten Modell, - Erfolge sehr nachdrücklich kommuniziert werden müssen und - möglichst eine Person aus dem Stammpersonal für den Bereich Qualität verantwortlich sein sollte. Um ergänzend zur Fallstudie zu allgemeineren Schlüssen gelangen zu können, wurde eine Charakterisierung der universitären Fortbildungsanbieter mittels Clusteranalyse mit Daten der bundesweiten Umfrage durchgeführt. Sie zeigte vier Typen von Anbietern auf. Insgesamt fanden sich neben der Gruppe der großen Anbieter, zu denen auch das lfbz-Chemie gehört, nur vergleichsweise kleine Anbieter. Die in der Fallstudie erhaltenen Ergebnisse können somit nur eingeschränkt auf die meisten Anbieter übertragen werden. Insgesamt konnten Stärken und Schwächen der universitären Anbieter identifiziert werden, mit denen sich die universitäre naturwissenschaftliche Lehrerfortbildung von der gewerblichen Weiterbildung abhebt. Stärken lagen vor allem in den besonderen Kompetenzen, die an der Hochschule anzutreffen sind. Problemfelder lagen ausgerechnet hauptsächlich im Personalbereich. Als spezifische Schwächen der universitären Anbieter im Personalbereich kann z. B. die Stellung der Fortbildung als Nebenaufgabe oder der Verlust von Know-how durch die Fluktuation des Personals gelten. Auch allgemein kann ein Modell wie LQW 2 als Anregung für die Qualitätsarbeit in der universitären Lehrerfortbildung dienen, nicht jedoch umfassend umgesetzt werden. Die „kleineren“ Instrumente können dagegen eher als allgemein geeignet betrachtet werden. Während die „großen“ Anbieter durch verbesserte personelle Ressourcen für Aufgaben wie die Qualitätsarbeit unterstützt werden könnten, bietet sich für die „kleinen“ Anbieter eher die Unterstützung durch eine zentrale Stelle der Universität an, um die Fortbildungsanbieter doch noch in ein professionelles Qualitätsmanagement einbinden zu können.
Bei anhaltenden Schmerzen wird im Rückenmark zyklisches Guanosinmonophosphat (cGMP) gebildet, welches zur zentralen Sensibilisierung des nozizeptiven Systems beiträgt. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob zyklisch Nukleotid-gesteuerte Kanäle (CNG-Kanäle) im nozizeptiven System exprimiert werden und Effektoren der cGMP-vermittelten Schmerz-verarbeitung darstellen könnten. Im Rahmen der Untersuchungen wurden insbesondere die CNG-Kanal-Untereinheiten CNGA3 und CNGB1 als potentielle cGMP-‚Targets‘ in der Schmerzverarbeitung identifiziert. Die Expression von CNGA3 wird infolge einer nozizeptiven Stimulation der Hinterpfote der Maus im Rückenmark und in den Spinalganglien hochreguliert. Mittels In situ-Hybridisierung konnte eine neuronale Lokalisation von CNGA3 in inhibitorischen Interneuronen im Hinterhorn des Rückenmarks detektiert werden, wohingegen CNGA3 in den Spinalganglien nicht-neuronal exprimiert wird. Überraschenderweise wiesen Mäuse mit einem CNGA3-Knockout (CNGA3-/--Mäuse) ein gesteigertes nozizeptives Verhalten in Modellen für inflammatorische Schmerzen auf, während ihr Verhalten in Modellen für akute und neuropathische Schmerzen normal ausfiel. Zudem entwickelten CNGA3-/--Mäuse nach intrathekaler Applikation von cGMP-Analoga oder NO-Donoren eine verstärkte Allodynie. Die CNG-Kanal-Untereinheit CNGB1 wird ebenfalls in Rückenmark und Spinalganglien exprimiert. Im Rückenmark wird die CNGB1-Expression infolge eines nozizeptiven Stimulus der Hinterpfote nicht reguliert, während in den Spinalganglien eine Hochregulation stattfindet. Mit immunhistochemischen Färbungen konnte CNGB1 in Neuronen im Hinterhorn des Rückenmarks, aber auch diffus verteilt in Laminae I bis III des Hinterhorns lokalisiert werden. Auch Mäuse mit einem CNGB1-Knockout (CNGB1-/--Mäuse) zeigten ein gesteigertes nozizeptives Verhalten in einem Modell für inflammatorische Schmerzen und entwickelten außerdem eine verstärkte Allodynie nach i.t. Injektion eines cGMP-Analogons. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass CNGA3 und CNGB1 als ‚Targets‘ des cGMP-vermittelten Signalweges im Rückenmark in inhibitorischer Weise zur zentralen Sensibilisierung während inflammatorischer Schmerzen beitragen. Eine spezifische pharmakologische Aktivierung von CNG-Kanälen im Rückenmark könnte potentiell eine neue Möglichkeit sein, inflammatorische Schmerzen zu hemmen.
Die Familie der Proteorhodopsine (PR) besteht aus Hunderten von PR Molekülen, die unter Lichteinwirkung Protonen pumpen und somit eine bedeutende Rolle für die Energiegewinnung spielen könnten. Da der pKa Wert des Proton Akzeptors der Schiff‘schen Base (SB) (~7.2) dem pH Wertes der Ozeane (~7.9) ähnelt, wird auch über eine regulatorische Funktion spekuliert. Wird in Erwägung gezogen, dass 24 000 PR Moleküle pro SAR86 Zelle vorhanden sind (Beja et al. 2001) und dass 13% der Bakterien der Meeresoberfläche PR besitzen (Sabehi et al. 2005) liefert dieses Protein wahrscheinlich einen bedeutenden Energiebeitrag neben der Photosynthese. Einblicke in den Mechanismus der Energieumwandlung erfordern sowohl die Untersuchung des Chromophores, welches die Lichtenergie absorbiert als auch der Struktur des Apoproteins, das durch die Generierung eines Protonengradienten zur Energiegewinnung beiträgt. Der Fokus der Doktorarbeit liegt auf dem Chromophor und seiner Umgebung. Eine erste Charakterisierung der SB und des Retinals erfolgt durch UV/VIS und NMR Messungen (Pfleger et al. 2008). Die 13C chemische Verschiebungen von 10,11-13C2 Retinal und die 15N chemische Verschiebung der protonierten SB, gebildet durch K231, zeigt eindeutig, dass im Grundzustand nur eine Konformation der Retinals, all-trans, vorliegt. Die 15N chemische Verschiebung weist außerdem auf eine starke Wechselwirkung der SB mit ihren Gegenionen hin. Desweiteren kann durch Messungen der 15N chemischen Verschiebung der SB bei verschiedenen pH Werten der pKa Wert der SB abgeschätzt werden, auf ~12. Diese Stabilisierung der positiv geladenen protonierten Form der SB weist auf die Existenz eines Wasserclusters hin, das durch die hohe Dielektrizitätskonstante die protonierte Form der SB stabilisieren könnte. Um zu überprüfen, ob Wasser an der SB gebunden ist, wird ein sogenanntes 15N-1H HETCOR Experiment durchgeführt. Der Bereich der 15N chemischen Verschiebung der SB korreliert mit einer Protonenresonanz bei ~5 ppm, welche im Bereich einer Wasserresonanz liegt und die durch D2O austauschbar ist. Dies indiziert eine wichtige Bedeutung von Wasser in der Nähe der SB für die Funktion von PR. Der Einfluss von Mutationen des Histidins H75 und des Aspartats D97 auf die 15N chemische Verschiebung der SB sowie die Auswirkung von Histidinmutationen auf das Chromophor deuten eine direkte Wechselwirkung von Aspartat 97 und der SB an, nicht aber eine direkte Wechselwirkung von H75 und der SB. Neben dem Chromophor ist außerdem das Signalpeptid Gegenstand der Untersuchung der Doktorarbeit. Motivation für die Untersuchung war die Inhomogenität der Proben, die im Zusammenhang mit ungleich prozessiertem PR stehen könnten. Ein zweiter Teil beschäftigt sich mit neuen Konzepten der Datenaufnahme, da das S/R in der Festkörper NMR ein limitierender Faktor darstellt. Diese beinhalten Verstärkung der Relaxation (RELOAD) sowie die Refokussierung von T2 bei Verwendung eines Prozessierungsschrittes, der „half echo alternating transformation“ (HEAT).
Lorenz von Stein und die Französische Revolution : Zeitgeschichte als Theorie der Gesellschaft
(2010)
Die Etablierung eines HIV-1 Tiermodells ist ein großes Ziel auf dem Weg zur Entwicklung antiretroviraler Medikamente und Impfstoffe gegen HIV-1. Speziesspezifische Restriktionsfaktoren und fehlende Kofaktoren verhindern jedoch die Replikation von HIV-1 in Tieren. Restriktionsfaktoren sind Bestandteil der intrinsischen Immunität und entwickelten sich im Laufe der Evolution als Abwehrmechanismus gegen diverse Pathogene. Dazu gehören die Proteine der APOBEC3-Familie, TRIM5􀀁 und Tetherin, welche die Virusreplikation von HIV-1 an verschiedenen Punkten seines Lebenszyklus inhibieren. Koevolutionär entwickelten Retroviren Antagonisten, um die restriktive Funktion ihrer Wirtsproteine zu umgehen. Um ein replikationskompetentes, simiantropes HIV zu generieren, wurden im Rahmen dieser Arbeit die Sequenzen vifHIV-1 und vpuHIV-1 gegen vifagm.tan aus SIVagm.tan und vpugsn/den aus den Immundefizienzviren SIVgsn und SIVden substituiert, um die Restriktion gegen A3G und Tetherin in Zellen der Afrikanischen Grünen Meerkatze zu umgehen. Die TRIM5 vermittelte Restriktion wurde über eine Mutation in der Cyclophilin A Bindedomäne des Kapsids verhindert. Die Analyse der Vifagm.tan Funktion bestätigte den geänderten Tropismus des chimären HIV-1 bezüglich der APOBEC3G vermittelten Restriktion. Denn nach Austausch des vifHIV-1 Gens war das Virus nicht mehr in der Lage, die Aktivität des humanen APOBEC3G zu unterbinden und initiierte stattdessen die Degradation des Analogons aus der Afrikanischen Grünen Meerkatze. Weiterhin konnte die erfolgreiche Klonierung des vpugsn/den Gens in HIV-1 die Aktivität der SHIV-Konstrukte gegen Tetherin der Afrikanischen Grünen Meerkatze und der Rhesusaffen ändern, wohingegen humanes Tetherin nicht mehr abgebaut werden konnte. Trotz der erfolgreichen Aktivität der konstruierten SHIVs gegen die zellulären Restriktionsfaktoren der Afrikanischen Grünen Meerkatze, replizierten die generierten chimären Viren in einer AGM Zelllinie, nicht aber in periphären mononuklearen Blutzellen der Afrikanischen Grünen Meerkatze. Ein Indiz, das für weitere strukturelle Anpassungen der Viren gegenüber ihren Wirten spricht, die zur Bildung der Spezies-Barriere beitragen und Zoonosen erschweren. Im zweiten Teil der Dissertation wurden die Aktivitäten der Proteine der APOBEC3-Familie und VifHIV-1 auf ihre Regulation durch Phosphorylierung untersucht. Proteinphosphorylierungen gehören zu den wichtigsten posttranslationalen Proteinmodifikationen, um diverse Funktionen wie die Enzymaktivität, Proteininteraktionen und die zelluläre Lokalisation zu steuern. Dabei konnte die durch Yang et al. postulierte Phosphorylierung von VifHIV-1 nicht bestätigt werden. Analysen der mutmaßlichen VifHIV-1 Phosphomutanten enthüllten, dass die Funktion von VifHIV-1, die Infektiosität von HIV-1 zu gewährleisten, durch Substitution der mutmaßlichen Phosphoaminosäuren nicht beeinträchtigt wird und ebenso sämtliche Phosphomutanten die Degradation von A3G initiierten, wenn auch in unterschiedlichem Maße. Weiterhin wurde im Rahmen dieser Arbeit gezeigt, dass A3C entweder in einem phosphorylierten Protein-Komplex vorliegt oder ein phosphoryliertes Protein bindet. Zudem konnte ermittelt werden, dass APOBEC3A als einziges Protein der APOBEC3-Familie nach TPA- und cAMP-Stimulation phosphoryliert wird. In vitro Kinase Studien konnten zeigen, dass die Phosphorylierung unter anderem durch ERK2 erfolgt. Es konnte jedoch kein Zusammenhang zwischen der Phosphorylierung von A3A und dessen zellulärer Lokalisation, Aktivität gegen HIV-1 als auch gegen die Retrotranspositionselemente IAP und LINE-1 hergestellt werden. Dies lässt den Schluss zu, dass die Phosphorylierung die untersuchten Aktivitäten von APOBEC3A nicht beeinflusst oder APOBEC3A eine bisher unbekannte durch Phosphorylierung regulierte Funktion besitzt.
In mitochondrial respiration, the soluble protein cytochrome c accepts an electron from the membrane bound cytochrome bc1. The interaction between cytochrome bc1 and cytochrome c is highly transient in nature, enabling turnover numbers greater than 160 s-1. Yeast cytochrome bc1 has been successfully crystallised with bound cytochrome c with the help of an antibody fragment (Lange and Hunte 2002; Solmaz and Hunte 2008). In all crystal structures of the complex, the homodimeric cytochrome bc1 binds only one cytochrome c, with the binding site located on subunit cytochrome c1. Univalent cytochrome c binding is correlated with conformational changes of the Rieske protein head domain and subunit QCR6p. The interface of the complex is small. The haem moieties are centrally located in a mainly non-polar contact site that includes a cation–! interaction and is surrounded by complementary charged residues. The crystal structure is in agreement with the general architecture of the interfaces of transient redox complexes and also reveals several interesting features unique to the cytochrome bc1. On the basis of the crystal structures, an extensive thermodynamic and kinetic characterisation of the interaction was carried out in this work to challenge the static snapshot of the bound proteins in the crystal structure as the relevant physiological electron transfer. The thermodynamic parameters of the interaction between the redox partners were determined using isothermal titration calorimetry (ITC). The association constant for cytochrome bc1 and cytochrome c in oxidised state under physiological ionic strength of 120 mM at 25 °C, was determined to be 5 " 103 M-1 by direct ITC titration. So, the partners interact with an affinity of 200 #M. In spite of the low affinity the complex has a life time ($ = 1/koff) of 5 #second, sufficiently long to enable the theoretically calculated electron transfer rates of 1.0 " 106 to 2.6 " 107 s%1 with a lifetime ($ = 1/rate) of 1-0.04 μseconds and experimentally determined rate of 7.7 " 104 s%1 with a lifetime of 13 μseconds. The low affinity makes it difficult to ascertain the stoichiometry of binding. The enthalpy of the interaction is endothermic, which is consistent with the nature of an interface where hydrophobic interactions are dominant. The enthalpy and entropy is 3.6 kJmol-1 and 83 kJmol-1K-1, respectively. The importance of key interface residues was also investigated. The role of the interface residue G89 of cytochrome c which might have a role in the dissociation of the complex has been probed by site-directed mutagenesis. The interface contains a cation-! interaction between F230 of cytochrome bc1 and R19 of cytochrome c, which is thought to provide the specificity to the interaction between the otherwise promiscuous partners. To analyse the role of this interaction pair in electron transfer, F230L and F230W mutants were used to measure direct electron transfer rates by flash photolysis and steady state kinetics. The findings indicate that another ! system can work as functional substitution of F230, while deleting the ! system has a deleterious effect on the complex formation. The inability of F230L to achieve the transient and steady state turnover rates as wild type protein indicates a scenario where the variant achieves an altered bound state with inefficient electron transfer pathways and higher edge-to-edge distance. The role of supernumerary subunit QCR6p in complex formation was investigated by steady state kinetics measurements. Subunit QCR6p does not interact directly with cytochrome c but is positioned in such a way that it could electrostatically steer cytochrome c in a reactive ensemble. The highly acidic and disordered N-terminus of QCR6p could interact with a patch of conserved lysine residues on cytochrome c. The role of subunit QCR6p has been assessed using QCR6p deleted cytochrome bc1 and a lysine variant of cytochrome c. The results show that QCR6p not only affects the kinetics of the interaction but is also important for the stability of cytochrome bc1. The kinetic and thermodynamic data obtained during this study provide evidence for the functional importance of non-catalytic cytochrome bc1 subunit QCR6p, show that the entropy driven interaction is indeed of low affinity and highly transient in nature and indicate that the interface is well suited to ensure the high turnover of the electron transfer chain where cytochrome c interacts with multiple partners using overlapping interfaces. The suggested role of the cation-! interaction as a highly specific interaction has been validated.
In der Therapie des Diabetes mellitus Typ 2 ist neben Patientenschulung, Fewichtsreduktion und körperlicher Aktivität die Therapie mit oralen Antidiabetika von besonderer Bedeutung, um langfristig die Blutzuckereinstellung zu verbessern und kardiovaskuläre wie andere Folgeerkrankungen zu minimieren. Allerdings sinkt im Verlauf die Effizienz dieser Therapie, so dass die dauerhafte Gabe von Insulin notwendig wird. Dabei können jedoch auch schwerwiegende Nebenwirkungen, wie z.B. Hypoglykämien und eine wiederrum mit einem erhöhten Risiko an kardiovaskulären Erkrankungen verbundene ausgeprägte Gewichtszunahme auftreten. Demgegenüber führte der GLP-1 Rezeptor-Agonist Exenatide in jüngsten Studien zu einer Verbesserung der Blutzuckereinstellung und Reduktion des Körpergewichts und kann somit als eine neuartige Therapiealternative zum bisher verwendeten Insulin angesehen werden. In der hier vorliegenden prospektiven Studie wurde Exenatide mit Insulin bei Typ 2-Diabetes Patienten mit einer unzureichenden Stoffwechseleinstellung unter Metformin in Bezug auf deren Blutzuckereinstellung und das Hypoglykämie-Risiko verglichen. In dieser 26-wöchigen, multizentrischen, kontrollierten, randomisierten und zweiarmigen Phase IIIb-Studie wurden insgesamt 494 Patienten aus ganz Deutschland untersucht. Die Patienten mit einer unzureichenden Metformin- (Primärkollektiv) oder Kombinationstherapie (exploratives Kollektiv: Metformin plus Sulfonylharnstoff) wurden im Verhältnis 3:1 auf zweimal täglich Exenatide oder zweimal täglich Mischinsulin Aspart 30/70 randomisiert. In einem hierarchischen Modell wurde zunächst die Nichtunterlegenheit von Exenatide gegenüber dem Mischinsulin im Hinblick auf das primäre Endziel der Blutzuckereinstellung (in Form des HbA1c-Wertes) untersucht und anschließend die Überlegenheit von Exenatide in Hinblick auf ein geringeres Hypoglykämie-Risiko. Sekundäre Studienziele waren die Häufigkeit von schweren und von nächtlichen Hypoglykämien, die Veränderung des Körpergewichts sowie des Body Mass Index. Ferner wurden 7-Punkt-Blutzuckertagesprofile und Patientenfragebögen in die Auswertung einbezogen. Bei der insgesamt in acht Visiten unterteilten Studie erfolgte nach zwei Wochen die Randomisierung auf die beiden Therapie-Arme. Während die Dosierung des Mischinsulins im Verlauf der gesamten Studiendauer vom Arzt individuell titriert werden konnte, wurde die Dosis von Exenatide nach vier Wochen von 2 x 5 μg/Tag auf 2 x 10 μg/Tag verdoppelt und bis zum Ende der Studie nicht verändert. Die hier vorliegende Arbeit ist die erste Studie, die das Hypoglykämie-Risiko unter Exenatide und Mischinsulin als primären Endpunkt prospektiv und konfirmatorisch vergleichend untersucht. Im Primärkollektiv konnte die Nicht-Unterlegenheit von Exenatide zum Mischinsulin in Bezug auf den HbA1c-Wert festgestellt werden. Bei der Vermeidung von Hypoglykämien war Exenatide dem Mischinsulin statistisch signifikant überlegen. Zusätzlich konnte unter der Exenatide-Behandlung ein signifikanter Gewichtsverlust festgestellt werden, wohingegen die Patienten im Mischinsulin-Arm signifikant an Gewicht zunahmen. Die gleichzeitige Erreichung dieser Therapieziele (HbA1c<7,0%, keine Gewichtszunahme und keine Hypoglykämien) wurde als Triple-Endpoint definiert und im Exenatide-Arm signifikant häufiger als unter der Mischinsulin-Therapie beobachtet. In den 7-Punkt-Blutzuckertagesprofilen konnte neben einer allgemeinen Blutzuckersenkung in beiden Therapiearmen eine zusätzliche postprandiale Senkung zu den Zeiten der morgendlichen und abendlichen Exenatide-Injektion beobachtet werden. Demgegenüber waren die präprandialen Blutzuckerwerte im Mischinsulin-Arm niedriger, so dass insgesamt eine vergleichbare Verbesserung des Flächenintegrals in den Blutzuckertageskurven erzielt wurde, was die vergleichbare HbA1c-Verbesserung erklärt. Entsprechend zum Gewicht nahmen auch BMI und Hüftumfang der Patienten unter Exenatide ab und unter Insulin zu. Das Gesamtcholesterin und die Triglyceride sanken unter beiden Therapien leicht ab, HDL-Cholesterin stieg leicht an, wohingegen nur unter Exenatide das LDL-Cholesterin abnahm. Ebenfalls sanken nur im Exenatide-Arm der systolische und diastolische Blutdruck. Die häufigsten unerwünschten Ereignisse unter Exenatide waren Übelkeit, Erbrechen, Verdauungsstörungen, Durchfall, Kopfschmerzen und Erkältungen, wobei Durchfall, Kopfschmerzen und Erkältungen auch unter Insulin zu beobachten waren. Bei der in den Patientenfragebögen DTSQ und SF-12 dokumentierten subjektiven Empfindung der Nebenwirkungen zeigten sich allerdings eine Kompensation der deutlicheren Nebenwirkungen von Exenatide durch dessen Vorteile, u.a. im Hinblick auf seine einfachere Dosierung und der als angenehm empfundenen Gewichtsreduktion. Insgesamt war in beiden Therapie-Armen eine ausreichende Patientenzufriedenheit festzustellen. Unter denjenigen Patienten, bei denen Antikörper gegen Exenatide festgestellt wurden, nahm die Prävalenz einer Antikörperbildung gegen Exenatide bis zum Ende der Studie ab. Die Ergebnisse der hier vorgelegten Studie lassen die Schlussforderung zu, dass der GLP-1 Agonist Exenatide eine therapeutische Alternative zum Mischinsulin in der Behandlung des Diabetes Mellitus Typ 2 darstellt. Da eine Restfunktion der pankreatischen ß-Zellen eine Voraussetzung für den Therapieerfolg darstellt, sollte Exenatide möglichst früh bei nachlassender Wirkung des oralen Antidiabetikums Metformin eingesetzt werden. Hier wirkt Exenatide durch eine Verbesserung der Blutzuckereinstellung, die zudem mit einem verminderten Hypoglykämie-Risiko und einer Gewichtsreduktion verbunden ist. Die Kombination dieser drei bedeutenden Effekte hat den klinisch relevanten Vorteil, das Risiko an kardiovaskulären Spätfolgen und somit die Morbidität und Mortalität von Typ 2-Diabetikern langfristig zu senken. Dieses sollte in einer prospektiven Langzeitstudie untermauert werden.
In der vorliegenden Arbeit wird die Ionisation von Stickstoff- und Sauerstoff-Molekülen in starken, nicht-resonanten Laserlicht-Pulsen untersucht. Die dreidimensionalen Impulsvektoren der freigesetzten Elektronen und Ionen wurden mittels eines sogenannten COLTRIMS Spektrometers vermessen. Das Hauptaugenmerk galt dem Kanal der Einfachionisation, der ein stabiles Molekülion ($N_2^+$ / $O_2^+$) erzeugt. Da in diesem Fall keine Dissoziation des Ions stattfindet, kann nicht aus der Flugrichtung ionischer Fragmente auf die Ausrichtung der Molekülachse geschlossen werden. Die Abhängigkeit des Prozesses vom Winkel zwischen der Molekülachse und der Polarisationsrichtung des ionisierenden Lichtes ist nur dann zugänglich, wenn die Ausrichtung der Molekülachsen vordem Zeitpunkt der Ionisation aktiv kontrolliert werden kann. Hierzu wurde die Technik der nichtadiabatischen Molekülausrichtung'' (non-adiabatic molecular alignment'') [1] angewandt. Ein erster, mäßig intensiver Lichtpuls bewirkte die Ausrichtung der Molekülachsen im Laborsystem. Sodann wurden die ausgerichteten Moleküle von einem zweiten, hochintensiven Puls ionisiert. In einem ersten Experiment wurden Elektronen-Impulsverteilungen für zwei verschiedene Molekülausrichtungen bestimmt. Ein Vergleich der Verteilungen brachte zwei wichtige Ergebnisse: 1) Im Bereich niedriger Elektronen-Impulse senkrecht zur Polarisationsrichtung des ionisierenden Lichtpulses wird der Fingerabdruck'' des ionisierten Molekülorbitals sichtbar. 2) Bei höheren Impulsen zeigten sich Strukturen, die als Doppelspalt-Interferenz interpretiert werden können. Ein ionisiertes Elektron propagiert im oszillierenden elektrischen Feld des Laser-Pulses. Von diesem kann es auf das Ion hin zurück beschleunigt werden und dort streuen [2]. Wir betrachten den Fall elastischer Rückstreuung''. In erster Näherung wirken die Bestandteile des diatomaren Molekülions wie ein Doppelspalt, an dem die streuende Elektronen-Welle gebeugt wird. In einem zweiten, dem ersten sehr ähnlichen Experiment wurde die Molekülausrichtungs-Richtung in kleinen Schritten variiert. Sowohl der Effekt der Elektronenbeugung am Ion, als auch - mit Einschränkungen - die Abbildung des ionisierten Orbitals wurde erneut beobachtet. Letztere ist durch eine Projektion des Orbitals in den Impulsraum senkrecht zur Laser-Polarisationsrichtung bestimmt [3,4]. Die Messung der Strukturen unter verschiedenen Molekül-Ausrichtungen im zweiten Experiment entspricht daher der Aufnahme verschiedener Projektionen des Orbitals. Der so gewonnene Datensatz sollte prinzipiell eine Rekonstruktion der dreidimensionalen Elektronen-Dichteverteilung des ionisierten Molekülorbitals mittels eines Tomographie-Algorithmus ermöglichen. Entsprechende Entwicklungen sind bei Kooperationspartnern im Gange. Die beobachtete Beugung des rückgestreuten Elektrons ermöglicht den Rückschluss auf die Positionen der Kerne im Molekülion. Es besteht die Hoffnung, dass sich in Zukunft detailliertere Informationen über das streuende Potential jenseits des einfachen Doppelspalt-Modells gewinnen lassen. Rückstreuung höherenergetischer Elektronen sollte hingegen eine verbesserte Ortsauflösung ermöglichen. Beide Informationen - Ionisiertes Orbital und Beugungsbild des Ions - werden simultan in ein- und derselben Messung gewonnen. Die zeitliche Auflösung wird durch rein optische Parameter (Licht-Wellenlänge, Pulslänge) determiniert. Sie kann mittels ultrakurzer, phasenstabiler Laserlicht-Pulse in den Bereich einer Femtosekunde oder darunter verbessert werden. [1] Stapelfeldt et al., Rev. Mod. Phys. 75, 543-557 (2003). doi:10.1103/RevModPhys.75.543 [2] Corkum, Phys. Rev. Lett. 71, 1994-1997 (1993). doi:10.1103/PhysRevLett.71.1994 [3] Spanner et al., J. Phys. B 37, L243-L250 (2004). doi:10.1088/0953-4075/37/12/L02 [4] Ivanov et al., J. Mod. Opt. 52, 165 (2005). doi:10.1080/0950034042000275360
Die Translokation von gelösten Stoffen über zelluläre Membranen ist ein essentieller biologischer Prozess, der durch eine Vielfalt an integralen Membranproteinen vermittelt wird. Diese sind in den selektiven Austausch verschiedenster Stoffe bzw. Teilchen involviert und ermöglichen somit die Kommunikation zwischen den einzelnen Zellkompartimenten untereinander bzw. mit der extrazellulären Umgebung. Eine der größten Familien paraloger Proteine, die den vektoriellen Transport von Substanzen über Zellmembranen katalysieren, stellen die ATP‐binding cassette (ABC)‐Transporter dar. Mitglieder dieser Proteinfamilie sind in allen bisher untersuchten Organismen von Prokaryoten bis hin zu höheren Eukaryoten vertreten und übernehmen essentielle Funktionen in einer Vielzahl von zellulären Abläufen. ABC‐Transporter zeichnen sich durch eine breite Substratdiversität aus, d.h. sie energetisieren unter ATP‐Verbrauch die Translokation zahlreicher, strukturell und chemisch unterschiedlicher Substanzen wie Zucker, Lipide, Ionen, Aminosäuren, Proteine oder auch zelltoxische Stoffe. In Bakterien können sie sowohl als Importproteine fungieren, welche hauptsächlich die Aufnahme von Nährstoffen vermitteln, als auch als Exportproteine, deren Hauptaufgabe es ist, zelltoxische Substanzen aus der Zelle heraus zu schleusen. Eukaryotische ABC‐Transporter sind sowohl in der Plasmamembran als auch in den intrazellulären Membranen zu finden – beispielsweise in denen des Endoplasmatischen Retikulums, des Golgi Apparats, der Lysosomen, der Peroxisomen und der Mitochondrien. Sie fungieren als Exportproteine und sind z.B. an der Ionen‐Homöostase, der Antigenprozessierung, der Insulinfreisetzung oder am Cholesterol‐ und Lipidtransport beteiligt. ...
This thesis is based on the following publications (in chronological order): 1. Biegel, E., S. Schmidt & V. Müller (2009) Genetic, immunological and biochemical evidence for a Rnf complex in the acetogen Acetobacterium woodii. Environ. Microbiol. 11: 1438-1443. My contribution: Amplification, sequence determination and analysis of Rnf homologues, enrichment of the Rnf complex 2. Biegel, E. & V. Müller (2010) Bacterial Na+-translocating ferredoxin:NAD+ oxidoreductase. Proc. Nat. Acad. Sci. U. S. A. 107: 18138-18142. My contribution: I designed and performed all experiments shown and interpreted the data. 3. Biegel, E., S. Schmidt, J. Gonzáles & V. Müller (2010) Biochemistry, evolution and physiological function of the Rnf complex, a novel ion-motive electron transport complex in prokaryotes. Cell. Mol. Life Sci., in press. DOI: 10.1007/s00018-010-0555-8. My contribution: I was involved in writing all chapters except chapters: „phylogenetic analyses of rnf genes“ and „distribution of rnf genes“. 4. Biegel, E. & V. Müller (2010) A Na+-translocating pyrophosphatase in the acetogenic bacterium Acetobacterium woodii. J. Biol. Chem., in press. DOI: 10.1074/jbc.M110.192823. My contribution: I designed and performed all experiments shown and interpreted the data.
The molecular conformation of the title compound, C18H18N2O3S, is stabilized by an intramolecular N—H ... O hydrogen bond. The crystal packing shows centrosymmetric dimers connected by N—H ... S hydrogen bonds. The terminal ethoxy substituents are statistically disordered [occupancy ratio 0.527 (5):0.473 (5)].
The title compound, C20H22O4S2, was synthesized by the reaction of 1,4-dibromobutene with methyl thiosalicylate. The aliphatic segment of this ligand is in an all-trans conformation. The bridging chain, –S-(CH2)4-S–, is almost planar (r.m.s. deviation for all non-H atoms: 0.056 Å) and its mean plane forms dihedral angles of 16.60 (7) and 5.80 (2)° with the aromatic rings. In the crystal, the molecules are linked by weak C—H ... O interactions into chains with graph-set notation C(14) along [0 0 1]. The crystal studied was a racemic twin, the ratio of the twin components being 0.27 (9):0.73 (9).
The title compound, C14H11NO4, crystallizes with two molecules in the asymmetric unit. The major conformational difference between these two molecules is the dihedral angle between the aromatic rings, namely 36.99 (5) and 55.04 (5)°. The nitro groups are coplanar with the phenyl rings to which they are attached, the O—N—C—C torsion angles being -1.9 (3) and 1.0 (3)° in the two molecules.
The 3,5-methoxy groups in the title compound, C16H23NO4, are almost coplanar with the aromatic ring, whereas the 4-methoxy group is bent out of this plane. The three CH3—O—C—C torsion angles are -1.51 (18), 0.73 (19) and 75.33 (15)°. The cyclohexane ring adopts a chair conformation. In the crystal, molecules are connected by intermolecular N—H ... O hydrogen bonds into chains running along the b axis.
The title compound. C15H14N2O4, (I), has a gauche–gauche (O/C/C/C—O/C/C/C or GG) conformation and is a positional isomer of propane-1,3-diyl bis(pyridine-3-carboxylate), (II). The molecule of (I) lies on a twofold rotation axis, which passes through the central C atom of the aliphatic chain, giving one half-molecule per asymmetric unit. There is excellent agreement of the geometric parameters of (I) and (II). The most obvious differences between them are the O/C/C/C—O/C/C/C torsion angles [56.6 (2)° in (I) and 174.0 (3)/70.2 (3)° in (II) for GG and TG conformations, respectively] and the dihedral angle between the planes of the aromatic rings [80.3 (10)° in (I) and 76.5 (3)° in (II)]. The crystal structure is stabilized by weak C—H ... N and C—H ... O hydrogen bonding.
4-Nitrophenyl 1-naphthoate
(2010)
In the title compound, C17H11NO4, the dihedral angle between the two benzene rings is 8.66 (3)°. The nitro group is twisted by 4.51 (9)° out of the plane of the aromatic ring to which it is attached. The presence of intermolecular C—H ... O contacts in the crystal structure leads to the formation of chains along the c axis.
The title compound, C6H5NO2·C6H6O2, crystallizes with one pyridinium-2-carboxylate zwitterion and one molecule of benzene-1,2-diol in the asymmetric unit. The crystal structure is characterized by alternating molecules forming zigzag chains running along the a axis: the molecules are connected by O—H ... O and N—H ... (O,O) hydrogen bonds.
Crystals of the title compound, C12H8N2·C7H8O2, were obtained during cocrystallization experiments of a compound with two hydrogen-bond donors (2-hydroxybenzyl alcohol) with another compound containing two hydrogen-bond acceptors (phenanthroline). Unexpectedly, the two molecules do not form dimers with two O—H ... N hydrogen bonds connecting the two molecules. However, one of the hydroxy groups forms a bifurcated hydrogen bond to both phenanthroline N atoms, whereas the other hydroxy group forms an O—H ... O hydrogen bond to a symmetry-equivalent 2-hydroxybenzyl alcohol molecule. In addition, the crystal packing is stabilized by Pi – Pi interactions between the two phenanthroline ring systems, with a centroid–centroid distance of 3.570 Å.
In the crystal of the title compound [systematic name: 2-(3,5-diamino-6-chloropyrazin-2-ylcarbonyl)guanidinium chloride methanol disolvate], C6H9ClN7O+·Cl-·2CH3OH , the components are connected by N—H ... N, N—H ... Cl, N—H ... O, O—H ... Cl and O—H ... O hydrogen bonds into a three-dimensional network. The dihedral angle between the aromatic ring and the guanidine residue is 6.0 (2)°.
In contrast to the previous structure determinations of the title structure, (NH4)2[MoS4], the present determination at 173 K localized the positions of the H atoms. The title structure belongs to the beta-K2SO4 family and all the ions are located on crystallographic mirror planes. The ions are held together by N—H ... S hydrogen bonds (some of which are bifurcated), forming a three-dimensional network. One of the N atoms has nine contacts to the S atoms shorter than 4 Å, and the other has ten.
The title compound (also know as azorellanone), C20H32O2, is built up from three fused carbocycles, one five-membered ring and two six-membered rings. The five membered-ring has an envelope conformation, whereas the six-membered rings have a distorted half-chair and a twist–boat conformation. In the crystal, molecules are linked by O—H ... O interactions into zigzag chains with graph-set notation C(8) along [010]. The absolute configuration was assigned on the basis of earlier chemical studies.
The dihydropyrimidine ring of the title compound, C13H15ClN2S, adopts an envelope conformation with five almost coplanar atoms (r.m.s. deviation = 0.054 Å) and the C atom bearing the two methyl substituents deviating from this plane by 0.441 (2) Å. The best plane through the five almost coplanar atoms forms a dihedral angle of 89.56 (5)° with the benzene ring. The crystal packing is characterized by centrosymmetric dimers connected by pairs of N—H ... S hydrogen bonds.
9-Bromo-9-borafluorene
(2010)
The title compound, C12H8BBr, crystallizes with three essentially planar molecules (r.m.s. deviations = 0.018, 0.020 and 0.021Å) in the asymmetric unit: since the title compound is rigid, there are no conformational differences between these three molecules. The crystal packing resembles a herringbone pattern.
The title compound, C22H28N2O6, crystallizes with four half-molecules in the asymmetric unit: each molecule is located about a crystallographic inversion centre. The central methylene groups of two molecules are disordered over two sets of equally occupied sites. The crystal packing is characterized by sheets of molecules parallel to (114).
In the title compound, C27H19N3O4, the phenol and pyrazole rings are almost coplanar [dihedral angle = 0.95 (12)°] due to an intramolecular O—H ... N hydrogen bond, whereas the phenyl ring is tilted by 40.81 (7)° with respect to the plane of the pyrazole ring. The aromatic ring with a nitrophenoxy substituent makes a dihedral angle of 54.10 (7)° with the pyrazole ring.
Die Fettleibigkeit nimmt in Europa in alarmierender Weise zu und ist deshalb von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als eine weltweite Epidemie eingestuft worden. Für die europäische Vereinigung zur Untersuchung der Obesitas (European Association for the Study of Obesity, EASO), in der Grundlagenforscher, Kliniker und Epidemiologen zusammenarbeiten, gilt die Fettsucht als "wichtigste Barriere zur Prävention chronischer, nicht-übertragbarer Krankheiten". In vielen europäischen Ländern ist mehr als die Hälfte der Bevölkerung übergewichtig und bis zu 30 Prozent der Bevölkerung sind fettleibig. Die Prävalenz bei Kindern ist deutlich ansteigend, so dass in einigen Regionen nahezu jedes vierte Kind betroffen ist.
Warten auf das Begehrenswerte – der eine bekommt es jeden Sonntag, der andere wartet, bis er alt und faltig ist. Springer veranlasste eine aufwändige Kampagne, um mit "BamS" neben der alltäglichen "Bild" einen zusätzlichen sonntäglichen Lesegenuss zu versprechen – immer unter dem gleichen Motto "Jeder sollte etwas haben, auf das er gerne wartet", aber mit wechselnden Motiven.
Können sich die indianischen Kulturen Nordamerikas im 21. Jahrhundert anders behaupten als nur in der Pflege von Folklore? Wie können Stammesangehörige mit den überlieferten Kenntnissen umgehen und damit ihr Leben in der modernen amerikanischen Gesellschaft gestalten? Wie bestehen Kulturen, die nur knapp der Ausrottung entgangen sind, als Minderheiten im eigenen Land?
Problematische Verhaltensweisen von Kindern und Jugendlichen liefern regelmäßig Stoff für mehr oder weniger reißerische Schlagzeilen. Die öffentliche Meinung ist dabei relativ eindeutig: Früher ist alles besser gewesen! Damals hätten die Schüler das, was sie lernen sollten, gelernt und sich darüber hinaus auch noch ordentlich benehmen können. Heute dagegen könnten sie weder richtiges Deutsch sprechen noch rechnen. Frechheit, Vandalismus und Gewalt seien in Schulen an der Tagesordnung. Schuld seien Fernsehen, Computerspiele, die erziehungsunfähigen Eltern, die überforderten Lehrerinnen und Lehrer, die sozialen Verhältnisse oder der Werteverlust in unserer postmodernen Gesellschaft. Lehrer klagen, dass die Schüler immer unruhiger und unaufmerksamer werden; geordneter Unterricht sei kaum noch möglich. In extremen Fällen greifen sie zu dem aus ihrer Sicht einzig bleibenden Mittel: Sie beantragen eine Umschulung problematischer Kinder in Sonderschulen. Prof. Dr. Hans-Peter Langfeldt hat die für diesen Prozess notwendigen »Gutachten« unter die Lupe genommen.
In südlichen Gefilden wächst so manches, was in Maßen genossen dem Wohlbefinden dient. Dies gilt nicht nur für Heilkräuter und Rotwein, sondern vermutlich auch für andere für den Mittelmeerraum typische Getränke und Speisen. Auf der Suche nach diesen "natürlichen Apotheken" erfassen Wissenschaftler aus Deutschland und sechs weiteren europäischen Ländern derzeit seltene Unterarten bewährter Nutzpflanzen wie Thymian, Olive, Wein und Orange. Sie erforschen, ob die seit Jahrhunderten überlieferten Schutzund Heilungskräfte der Gewächse einer wissenschaftlichen Prüfung standhalten und worauf sie beruhen. Die Frankfurter Gruppe um Prof. Dr. Walter Müller hat dabei insbesondere Stoffe im Blick, die das Nervensystem beeinflussen. Macht mediterrane Kost wirklich geistig fit?
The title compound, C8H11FN5 +·Cl-, crystallized with a monoprotonated 1-(4-fluorophenyl)biguanidinium cation and a chloride anion in the asymmetric unit. The biguanidium group is not planar [dihedral angle between the two CN3 groups = 52.0 (1)°] and is rotated with respect to the phenyl group [tau = 54.3 (3)°]. In the crystal, N—H ... N hydrogen-bonded centrosymmetric dimers are connected into ribbons, which are further stabilized by N—H ... Cl interactions, forming a three-dimensional hydrogen-bonded network.
The title compound, [Na(CF3O3S)(C12H24O6)], features a sodium cation that is coordinated by eight O atoms in an irregular hexagonal bipyramidal environment. The equatorial positions are occupied by the six O atoms of an 18-crown-6 ether ring. In the axial positions, there is one O atom of a trifluoromethanesulfonate anion and an ether O atom of a symmetry-equivalent crown ether ring. In this way, centrosymmetric dimers are formed.
The asymmetric unit of the title compound, [K(C5HF6N2)(H2O)2]n, is composed of two 3,5-bis(trifluoromethyl)pyrazolide anions, two potassium cations and four water molecules. The water molecules and 3,5-bis(trifluoromethyl)pyrazolide anions act as bridges between the potassium cations. Each potassium cation is surrounded by four O atoms [K—O = 2.705 (3)–2.767 (3) Å] and four F atoms [K—F = 2.870 (7)–3.215 (13) Å]. The water molecules and the 3,5-bis(trifluoromethyl)pyrazolide anions are connected by O—H ... N hydrogen bonds, forming layers in the ab plane. All –CF3 groups show rotational disorder between two orientations each.
The two rings in the title compound, C11H12N2O4S, are roughly coplanar [dihedral angle = 6.77 (8)°]. Whereas the two outer methyl groups of the three methoxy groups are almost coplanar with the aromatic ring to which they are attached [C—C—O—C torsion angles = 8.5 (3) and -8.3 (3)°], the methyl group of the central methoxy substituent is not [C—C—C—C = -78.4 (3)°]. The crystal packing is stabilized by N—H ... O hydrogen bonding.
In the title compound, C11H11N3O2, the dihedral angle between the central ethanone fragment and the 4-methoxyphenyl group is 2.9 (2)°, while that between the ethanone fragment and the triazole ring is 83.4 (2)°. The dihedral angle between the planes of the triazole and benzene rings is 81.7 (1)°. The 4-methoxyphenyl group is cis with respect to the ethanone fragment O atom across the exocyclic C—C bond. In the crystal, molecules are linked by C—H ... N interactions into C(9) chains along [001].
The central structural element of the title compound, C24H29NO2, is a carbazole unit substituted with two acetyl residues and an octyl chain. The acetyl residues are nearly coplanar [dihedral angles = 5.37 (14) and 1.0 (3)°] with the carbazole unit which is essentially planar (r.m.s. deviation for all non-H atoms = 0.025 Å). The octyl chain adopts an all-trans conformation. The crystal packing is stabilized by C—H ... O hydrogen bonds.
17-Acetoxymulinic acid
(2010)
The title compound, [systematic name: 5a-acetoxymethyl-3-isopropyl-8-methyl-1,2,3,3a,4,5,5a,6,7,10,10a,10b-dodecahydro-7,10-endo-epidioxycyclohepta[e]indene-3a-carboxylic acid], C22H32O6 (I), is closely related to methyl 5a-acetoxymethyl-3-isopropyl-8-methyl-1,2,3,3a,4,5,5a,6,7,10,10a,10b-dodecahydro-7,10-endo-epidioxycyclohepta[e]indene-3a-carboxylate, (II) [Brito et al., (2008 [triangle]). Acta Cryst. E64, o1209]. There are two molecules in the asymmetric unit, which are linked by two strong intramolecular O—H ... O hydrogen bonds with graph-set motif R 2 2(8). In both (I) and (II), the conformation of the three fused rings are almost identical. The five-membered ring has an envelope conformation, the six-membered ring has a chair conformation and the seven-membered ring has a boat conformation. The most obvious differences between the two compounds is the observed disorder of the acetoxymethyl fragments in both molecules of the asymmetric unit of (I). This disorder is not observed in (II). The crystal structure and the molecular conformation is stabilized by intermolecular C—H ... O hydrogen bonds. The ability to form hydrogen bonds is different in the two compounds. The crystal studied was a non-merohedral twin, the ratio of the twin components being 0.28 (1):0.72 (1)
In the title compound, C4H7N3O·C2H6OS, creatinine [2-amino-1-methyl-1H-imidazol-4(5H)one] exists in the amine form. The ring is planar (r.m.s. deviation for all non-H atoms = 0.017 Å). In the crystal, two creatinine molecules form centrosymmetric hydrogen-bonded dimers linked by pairs of N—H[cdots, three dots, centered]N hydrogen bonds. In addition, creatinine is linked to a dimethyl sulfoxide molecule by an N—H[cdots, three dots, centered]O interaction. The packing shows layers parallel to (120).
The title compound, [Li3(C4F9O)3(C3H6O)3], features an open Li/O cube with an Li ion missing at one corner. Three of the four bridging O atoms of the cube carry a fluorinated tert-butyl residue, whereas the fourth is part of an acetone molecule. Two of the Li atoms are further bonded to a non-bridging acetone molecule. Two of the lithium ion coordination geometries are very distorted LiO4 tetrahedra; the third could be described as a very distorted LiO3 T-shape with two distant F-atom neighbours. The Li[cdots, three dots, centered]Li contact distances for the three-coordinate Li+ ion [2.608 (14) and 2.631 (12) Å] are much shorter that the contact distance [2.940 (13) Å] between the tetrahedrally coordinated species.
The title compound, [Tl4(C4H9O)4], featuring a (Tl—O)4 cube, crystallizes with a quarter-molecule (located on a special position of site symmetry An external file that holds a picture, illustration, etc. Object name is e-66-m1621-efi1.jpg..) and a half-molecule (located on a special position of site symmetry 23.) in the asymmetric unit. The Tl—O bond distances range from 2.463 (12) to 2.506 (12) Å. All O—Tl—O bond angles are smaller than 90° whereas the Tl—O—Tl angles are wider than a rectangular angle.
In the crystal of the title compound, C8H8ClN3S, molecules are connected by N—H[cdots, three dots, centered]S hydrogen bonds into strips parallel to the (112) planes and running along [110]. One of the amino H atoms is not involved in a classical hydrogen bond. In addition, there is a rather short intermolecular Cl ... S distance of 3.3814 (5) Å.
In the title compound, C15H14N2O4, (I), the molecule lies on a twofold rotation axis which passes through the central C atom of the aliphatic chain, giving one half-molecule per asymmetric unit. The structure is a monoclinic polymorph of the triclinic structure previously reported [Brito, Vallejos, Bolte & López-Rodríguez (2010). Acta Cryst. E66, o792], (II). The most obvious difference between them is the O/C/C/C—O/C/C/C torsion angle [58.2 (7)° in (I) and 173.4 (3)/70.2 (3)° in (II) for GG and TG conformations, respectively]. Another important difference is observed in the dihedral angle between the planes of the aromatic rings [86.49 (7)° for (I) and 76.4 (3)° for (II)]. The crystal structure features a weak pi–pi interaction [centroid–centroid distance = 4.1397 (10)Å]; this latter kind of interaction is not evident in the triclinic polymorph.
The title compound, C15H25N5, is an aminalization product between 2,6-diacetylpyridine and 1,3-diaminopropane. It crystallizes with two independent molecules in the asymmetric unit with different conformations. In the first molecule, the methyl groups are cis oriented with respect to the pyridine ring [N—C—C—C torsion angles = 72.5 (1) and 80.3 (1)°], while they are trans oriented in the second molecule [N—C—C—C torsion angles = 82.6 (1) and -90.8 (1)°]. Each of the two molecules forms centrosymmetric dimers held together by N—H[cdots, three dots, centered]N hydrogen bonds, thus forming R 2 2(16) rings. The two dimers are interlinked by additional N—H[cdots, three dots, centered]N bonds into R 4 4(14) rings, building chains along the a axis. These patterns influence the orientation (either equatorial or axial) of the N—H bonds.
Die Welt wird kleiner. Moderner Verkehr und moderne Kommunikation lassen die Kontinente enger zusammenrücken. Die Staaten verlieren mehr und mehr Funktionen an supranationale Organisationen und Konzerne; vielerorts ist gar die Rede vom nahen Ende der Nationalstaaten und ihrer Epoche. In einem großen Teil Europas jedenfalls hat die Einführung des Euro vor einem guten Jahr diesen Souveränitätsverlust, der für Währungen, Zölle und vieles andere längst zuvor vollzogen worden war, auch sinnlich erfahrbar gemacht.
Wenn man in der ersten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts bereits den Begriff "Brain Drain" (Abwanderung) gekannt hätte, dann wären damit bestimmt nicht die deutschen Wissenschaftler gemeint gewesen, denn die geistige Elite zog es noch nicht in Scharen aus ihrer Heimat. Im Gegenteil! Damals folgte die internationale wissenschaftliche Elite dem Ruf nach Deutschland, weil hier weltweit herausragende Forscherpersönlichkeiten arbeiteten und lehrten. Das galt auch für die Frankfurter Universität. Namen wie Paul Ehrlich, Franz Oppenheimer oder Friedrich Dessauer stehen für hochkarätige Forschung, die ausländische Studenten und Wissenschaftler in die Mainmetropole lockte, bis das Nazi-Regime mit der Verfolgung der jüdischen Wissenschaftler dieser Blütezeit ein jähes Ende setze und viele Forscher ins Ausland – insbesondere in die USA – fliehen mussten.
Seit der TIMSS- und PISA-Studie sind sie wieder einmal Thema der bildungspolitischen Diskussion: die naturwissenschaftlichen Fächer in unseren Schulen. Deutschen Schülerinnen und Schülern wird bescheinigt: Sie haben nur mangelnde Kenntnisse, verstehen zu wenig, sind nicht recht in der Lage, Fragestellungen methodisch anzugehen, und denken zu wenig darüber nach, wie sie naturwissenschaftliche Probleme lösen könnten. Aber auch viele Erwachsene geben offen zu, besonders von den »harten« Naturwissenschaften wie Chemie wenig zu verstehen und sich nie besonders dafür interessiert zu haben. Wie kommt es, dass eine Wissenschaft, die wesentlich zum Verständnis unserer stofflichen Umwelt beiträgt und deren praktische Anwendung unser tägliches Leben in hohem Maße beeinflusst, auf ein so geringes Interesse stößt?
Die Mitteltemperatur hat sich in den vergangenen 120 Jahren um mindestens 0,6 Grad Celsius erhöht. Für die nächsten hundert Jahre wird ein weiterer Anstieg um 1,4 bis 5,8 Grad Celsius prognostiziert. Auswirkungen dieser Erwärmung sind heute schon in der Tierwelt in unseren Regionen zu spüren: So ziehen einige Vogelarten im Winter nicht mehr in ferne Gefilde, sondern überwintern deutlich näher an ihren Brutgebieten. Verschiedene Tier- und Pflanzenarten, wie die Zebraspinne (Argiope bruennichi) oder das Salomonsiegel (Polygonatum odoratum), breiten sich stärker nach Norden aus. Immer häufiger gerät die friedliche Koexistenz von Tieren ins Wanken: Wegen der gestiegenen Temperaturen erwachen die Siebenschläfer deutlich früher aus ihrem Winterschlaf und stellen eine Bedrohung für höhlenbrütende Singvögel dar.
Heute erkranken in Deutschland etwa 750 Kinder und Jugendliche Jahr für Jahr an Leukämien und anderen bösartigen Bluterkrankungen, davon rund 600 an einer Akuten Lymphatischen Leukämie (ALL) und 150 an einer Akuten Myeloischen Leukämie (AML). Seit der Einführung moderner Chemotherapieprotokolle im Jahr 1970 ist aus dieser einst tödlichen eine jetzt heilbare Erkrankung geworden. Allerdings erleiden immer noch zirka 20 Prozent der Kinder mit einer ALL einen Rückfall. Die meisten der Kinder benötigen eine Stammzelltransplantation. In Deutschland sind dies pro Jahr etwa 100; in Frankfurt werden im Jahr gegenwärtig 20 Patienten mit Stammzelltransplantationen behandelt, davon rund 55 Prozent mit akuten Leukämien. Eine Stammzell-transplantation kostet bei Kindern gegenwärtig etwa 120000 Euro.
Von Schnecken und Menschen : beeinflussen Umweltchemikalien die Entwicklung und Fortpflanzung?
(2003)
In allen Stämmen des Tierreichs werden Entwicklung und Fortpflanzung durch chemische Botenstoffe gesteuert. Obwohl die generelle Strategie der endokrinen Kontrolle im Laufe der Evolution weitgehend unverändert blieb, bildeten die verschiedenen systematischen Gruppen stark divergierende Hormonsysteme aus. Gleichwohl werden einige Hormonklassen, etwa die zu den Steroiden gehörenden Geschlechtshormone der Wirbeltiere, auch von wirbellosen Tieren, wie den Stachelhäutern (Echinodermaten) oder den Vorderkiemerschnecken (Prosobranchier), als Signalstoffe verwendet.