Nucleolar changes in human phytohaemagglutinin-stimulated lymphocytes

Summary The nucleoli of lymphocytes from circulating peripheral blood and from phytohaemagglutinin (PHA)-stimulated cultures (from 2 h–96 h) were studied using a silver method, RNA-specific fluorescent staining, and electron microscopy of ultrathin sections. In peripheral blood about 75% of the lymphocytes have one ring-shaped nucleolus composed of a distinct fibrillar centre surrounded by a dense pars fibrillaris and little granular material; the remaining lymphocytes showing two or more small ring-shaped nucleoli. With PHA stimulation, the number of cells with several nucleoli increases first (from 2 h–12 h). Next, cells containing one or, at most, two large nucleoli with nucleolonema devoid of fibrillar centers are seen (from 4 h on). 34 h after PHA, nucleoli of the compact type containing one or more fibrillar centres appear and comprise about 60% of the cells after 72 h. The appearance of more than one nucleolus per cell shortly after PHA administration suggests an activation of additional nucleolar organizer regions (NOR), which fuse to form one or two large nucleoli with nucleolonema. These are then transformed into compact nucleoli. The fibrillar centers stain preferentially with silver. They contain nonchromosomal proteins and may serve as stores for nucleolar proteins. The fusion of activated NORs during the first cell cycle explains the relatively high frequency of satellite associations in first mitoses compared to later mitoses after stimulation.     

Die Feinstruktur der Zirbeldrüse normaler,trächtiger und experimentell beeinflußter Meerschweinchen

Zusammenfassung In der Meerschweinchenzirbeldrüse lassen sich elektronenmikroskopisch helle und dunkle Pinealzellen sowie einzelne Gliazellen nachweisen. In den bei weitem überwiegenden hellen Pinealzellen zeichnet sich ein Teil der vesicle-crowned rodlets (VCR) durch lokale Auftreibungen aus. Von VCR deutlich abzugrenzen sind die vesicle-crowned balls (VCB). Erstmalig beschrieben wird das Vorkommen von sog. Zylindern, die als Vorstufen von VCB aufgefaßt werden. In den relativ seltenen dunklen Pinealzellen, die sich durch chromatinreiche Kerne und elektronendichtes Zytoplasma auszeichnen, sind Vesikel, VCR, VCB und Zylinder seltener als in hellen Pinealzellen. Die reichlich vorhandenen marklosen Nervenfasern finden sich vor allem in perivasculären Räumen, seltener im Parenchym. Synapsen zwischen Nerven und Pinealzellen wurden nicht beobachtet. In den Zirbeldrüsen trächtiger Meerschweinchen zeichnen sich in der 2. Hälfte der Tragzeit die hellen Pinealzellen durch stärkere Lappung der Kerne, gehäuftes Auftreten von laktiven Zonen, Vermehrung von Mitochondrien, glattem ER, agranulären Vesikeln, VCR, VCB und Zylindern aus. Die dunklen Pinealzellen nehmen während der Tragzeit an Zahl zu. Post partum bilden sich diese Veränderungen innerhalb einer Woche zurück. Längerer Aufenthalt der Tiere in Dunkelheit führt zu einer Aktivierung der hellen Pinealzellen mit auffallender Vermehrung der VCR und zu einer Zunahme der dunklen Zellen. Unter Dauerbelichtung kommt es in den hellen Zellen zu einer Abnahme fast aller Zellorganellen und zu einer starken Vermehrung der VCR, die nach 70 Tagen auch Formveränderungen aufweisen. Nach Reserpinbehandlung beobachtet man eine Verminderung und degenerative Veränderungen der VCR. Es wird diskutiert, daß die VCR als prae- bzw. postsynaptische Strukturen der Erregungsübertragung von Nerven zu Pinealzellen bzw. von Pinealzellen untereinander dienen könnten.

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The fine structure of the pineal gland of normal, pregnant and experimentally affected guinea-pigs

Summary By means of electron microscopy light and dark pinealocytes can be distinguished in the guinea-pig pineal gland. Glial cells are rare. In the light pinealocyte. the most frequent cell type, some vesicle-crowned rodlets (VCR) show circumscribed thickenings. From these structures vesicle-crowned balls (VCB) have to be clearly distinguished. Furthermore cylinders occur, which, it is suggested, are precursors of VCB. Dark pinealocytes characterized by chromatin-rich nuclei and electron-dense cytoplasm are rare and contain fewer vesicles, VCR, VCB and cylinders than light pinealocytes. Numerous non-myelinated nerve fibres are situated within perivascular spaces, a few also in the parenchyma. Synapses between nerve fibres and pinealocytes were not observed. In the pineal gland of pregnant guinea-pigs the following changes can be observed in the second half of gestation. The light cells show many nuclear indentations and an increase of active zones, mitochondria, smooth ER, agranular vesicles, VCR, VCB, and cylinders respectively. The dark cells increase in number. After birth these changes reverse to normal within one week. Constant darkness leads to an activation of the light cells accompanied by an increase of the VCR and to an increase in number of the dark cells. Under constant illumination the light cells show a decrease of their organelles and a strong increase of the VCR. After 70 days the VCR also show a change in shape. Following reserpine treatment the VCR decrease in number and show signs of degeneration. It is discussed that the VCR function as pre- or postsynaptic structures and that they are involved either in transmitting impulses from nerve fibres to pinealocytes or from one pinealocyte to the other.

Untersuchung unter Leitung von Univ.-Doz. Dr. L. Vollrath.     

Variant forms ofα-2-l-fucosyltransferase in human submaxillary glands from blood group ABH “secretor” and “non-secretor” individuals

The properties of the -2-l-fucosyltransferases in submaxillary gland preparations from blood group ABH secrefors and non-secretors were compared. The level of activity in the non-secretor gland homogenates amounted to about 5% only of that found in the secretor gland preparations. The enzymes from the two sources differed in solubility properties, charge and affinities for donor and acceptor substrates. The enzyme from secretor glands showed a preference for acceptors with Type 1 [d-galactosyl(1–3)-N-acetyl-d-glucosamine] structures whereas the enzyme from non-secretor glands had a preference for Type 2 [d-galactosyl(1–4)-N-acetyl-d-glucosamine] structures.These results demonstrate that expression of the secretor gene (Se) is associated with a molecular form of the -2-l-fucosyltransferase that is different from the species present in the same tissue when theSe gene is not expressed.     

Die bursa- und schwanzstrukturen und ihre aberrationen bei den strongylina (Nematoda) morphologische studien zum problem der pluri-und paripotenzerscheinungen

Zusammenfassung In der Einleitung ist das Ziel der Arbeit in den wesentlichsten Punkten herausgestellt.Die Bursastrukturen (Bursavelum und Rippen bzw. Papillen) der parasitischen Strongylina lassen sich von den entsprechenden Bildungen der freilebenden Rhabditina, vor allem der Gattung Rhabditis, ableiten und in ihren Einzelgliedern homologisieren.Die im Laufe der Phylogenie bei den Strongylina auftretenden strukturellen Transformationen lassen sich auf einige wenige, relativ einfache morphogenetische Grundvorgänge zurückführen, die da sind: Wachstumsallometrien, Materialkompensationen, Organverschmelzungen und Spaltungen (Fissationen), Rudimentationen und ähnliche Vorgänge.Innerhalb der Strongylina Bursa ist ein Gefälle der Wachstumsgradienten feststellbar, das sich vom Zentrum der Bursa sowohl nach distal als auch proximalwärts abschwdcht. Zunehmende Förderung der zentral gelegenen Organe (Rippen) führt zu entsprechender Reduktion der peripheren Bursastrukturen, was vor allem im terminalen Schwanzabschnitt auffällt und zur Ausbildung des oft nur noch als Rudiment vorhandenen Dorsalrippenkomplexes führt. Letzterer entspricht in seiner Gesamtheit der Schwanzspitze der peloderen Rhabditiden mit den Papillen 9 und 10.Die bei Rhabditis moist getrennten Papillen 7 und 8 sind bei allen Strongylina zu einer Rippe (Externodorsal-Rippe) verschmolzen, die jedoch in manchen Aberrationen durch Abspaltung eines akzessorischen Astes ihre wahre Natur (als Verschmelzungsprodukt) zu erkennen gibt (Atavismus).Da dieselben Transformationsvorgänge innerhalb der Strongylina mehrfach unabhängig voneinander wirksam geworden sind, treten bestimmte Strukturformen als Parallelbildungen in verschiedenen phylogenetischen Union auf (polytope Entstehung).Zahlreich untersuchte Bildungsabweichungen (Aberrationen), deren Bedeutung für die Morphologie kurz umrissen wird, erschöpfen sich in den gleichen strukturellen Transformationstypen, die auch bei der Evolution der verschiedenen Union der Strongylina nachweisbar sind. Die Aberrationen führen daher häufig zu Atavismen oder zu Parallelvariationen (homologe Variationen").Die Zahl der Umwandlungsmbglichkeiten (Potenzen) der Bursastrukturen innerhalb der Strongylina ist beschränkt (Paripotenz im Sinne Haeckers). Bestimmte Arten (und Entwicklungshnien) haben jeweils nur bestimmte Potenzen realisiert. Andere können jedoch latent (virtuell) im Kryptotypus vorhanden sein, ohne normalerweise in Erscheinung. zu treten. In bestimmten Aberrationen können sie jedoch plötzlich realisiert werden, so ihr latentes Vorhandensein demonstrierend (Pluripotenz).Wie lange bestimmte Potenzen in einer Gruppe erhalten bleiben konnen, verdeutlichen auch die Schwanzhocker weiblicher Nematoden, als zum Bauplan der Nematoden gehbrende Bildungen. Die Potenz zur Ausbildung dieser Strukturen kommt offensichtlich sehr vielen Nematoden-Arten zu, wird jedoch nur in relativ wenigen Fällen, aber innerhalb der verschiedenen Gruppen bald hier, bald dort (disjunkte Verbreitung), realisiert. Es handelt sich bei den Schwanzhöckern um rudimentäre Organe, die bei keiner Nematoden-Art mehr voll ausgebildet erhalten sind. Ihre Rudimentation beruht zum Teil auf Materialentzug, als Folge von Unkonstruktionen der Schwanzregion, wobei die Adultstadien zuerst betroffen werden (Aphanisie nach Sewertzoff).Bei den in Chiropteren parasitierenden Strongylacanthinae haben sich Schwanzhöcker noch bei allen Arten erhalten, was ein offensichtlich archaisches Merkmal darstellt. Bei anderen Nematoden, denen sie nur im Larvalstadium zukommen, treten sie wohl durch Fötalisation in seltenen Fällen auch bei den adulten Stadien wieder auf.Alle speziellen Bursaformen der Strongylina lassen sich durch relativ wenige und einfache Transformationsvorgänge aus einem durch Abstraktion gewonnenen diagrammatischen Typus ableiten (Prinzip der variablen Proportionen" nach Troll).Die typisierten Umwandlungsvorgänge decken sich weitgehend mit den von Remane allgemein gefaßten strukturellen Typen der Realmutationen. Da sie bei den beobachteten Aberrationen, deren Entstehung auf dem Wege über Realmutationen sehr wahrscheinlich ist, in homologer Weise auftreten, kann das innerhalb der Strongylina zu beobachtende Evolutionsphänomen auf Realmutationen zurückgeführt warden.Obwohl sich die untersuchten strukturellen Transformationen in dem systematisch relativ wait gefaßten Rahmen einer Unterordnung abspielen (transspezifische Evolution nach Rensch), handelt es sich bei der von uns bevorzugten Terminologie (nach Woltereck und Remane), unter Berücksichtigung des Charakters der Umwandlungen, doch nur um Vorgänge, die in den Bereich der Mikroevolution fallen.     

Lipid profile of rat myelin subfractions

Myelin from adult rat brains was separated on a discontinuous sucrose gradient into three subfractions. Analysis of light, heavy and membrane fraction lipid classes was performed by HPTLC and densitometry while fatty acid composition was determinated by GLC. The more interesting results observed are: i) the membrane fraction resembles in its lipid and fatty acid composition other cell membranes (particulary oligodentrocytes); ii) light and heavy myelin are quite similar between them but the former has a higher content of sphingomyelin, a lower hydroxy/nohhydroxy cerebrosides ratio and a lower content of monoenoic fatty acids than the heavy subfraction. The results obtained could explain the different structures observed in each myelin subfraction since fatty acid composition, hydroxy fatty acids, sphingomyelin and cholesterol play a key role in the stability and structure of membranes.     

The adaptive significance of cultural behavior: Comments and reply

Summary Fundamentally, theoretically, there is only one process underlying genetic and cultural evolution: natural selection. Organism fitness-enhancement (adaptive significance) is one of its practical mechanisms; group formation and maintenance is another, often but not always through fitness-enhancement; and need-fulfillment is still another. If Durham can accept that formulation, and switch from organism-thinking to instruction-thinking (Cloak, 1975: 178), he will free himself from two handicaps: First, he can forget his worries about reductionism and determinism (1976a: 100, 101). Under this general theory of natural selection, cultural evolutionis biological evolution, continued by other (nongenetic) means. Second, he will spare himself the appearance of anthropomorphism, mentalism, and wishy-washiness attendant on his discussion of kinds of significance, other than adaptive significance, of cultural behaviors (1976a: 102–106, 115).     

Heterochromatin variation in Cryptobothrus chrysophorus

Northern and southern races of the Australian grasshopper Cryptobothrus chrysophorus share the same diploid chromosome number (2n=23, 24). The northern race is differentiated from the southern by fixed extra blocks of heterochromatin located distally on five of the six medium pairs of autosomes (M4, 5, 6, 8 and 9). The megameric M7 pair, which is completely heterochromatic in both races, is also frequently larger in the northern race. Additionally, while there is considerable polymorphism for the presence of supernumerary heterochromatic segments on the two smallest autosome pairs (S10, 11) in both races, the precise character of this polymorphism is strikingly different between them. That found in the north is both more extensive and more variable. An analysis of the patterns of C-banding obtained in neuroblast c-mitoses indicates even more variation within and between races than was anticipated from the patterns of heteropycnosis seen at first prophase of male meiosis. Thus, while the distal blocks on the M4, 6, 8 and 9 elements in the northern race invariably C-band those of the M5 never do. On the other hand polymorphisms for C-bands on the M5, 6, 8 and 9 are seen in some populations of the southern race but in regions which are not visibly heteropycnotic at meiosis. Polymorphisms for the pattern of C-banding also occur in the northern race populations in the M4, 6, 8 and 9 elements and some of these are associated with clear length differences in the chromosomes concerned. Others involve differences in the expression of the distal C-bands in M8 and 9 which vary from dark to intermediate. The supernumerary segments on the S10 and 11 pairs are especially variable in respect of their C-banding properties. Some are entirely C-banded, some show no C-banding whatsoever and some are composed of both banded and unhanded regions. Banding is again most pronounced, however, in the northern race. Finally the character of the megameric M7 is strikingly different in the two races not only in respect of its size, which is sometimes larger than that of the south, but also in respect of the extent of C-banding which is always more complex in the northern form irrespective of its size.     

Über das Wachstum der Pankreaszellen von Säugetieren als Monolayer Cultures

Zusammenfassung Glucose und Coffein erhöhen den Gehalt 4 und 7 Tage alter Zellen an immunologisch meßbarem Insulin (Ausgangsmaterial: Ratten- und Schweinepankreas). Morphologisch (Aldehydfuchsin, Pseudoisocyanin) sind bei coffeinbehandelten Zellen in der Intensität der Anfärbung und in der Granuladichte zeitabhängige Unterschiede zu beobachten, die an 4 Tage alten Zellen deutlicher als an 7 Tage alten zu erkennen sind. Coffein erhöht die Verfettung der Zellen. Weiter nimmt der Gehalt an sauren Mucopolysacchariden (Eisenbindungsreaktion) und an PAS-positivem Material zu. Diese Erhöhung läuft mit dem Anstieg des Insulingehaltes im Nährmedium parallel.

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Monolayer cultures of pancreatic tissueIII. Insulin release induced by coffein and glucose

Summary Glucose and caffeine increase the immunologically measurable insulin content of four and seven-day old cells (starting material: rats' or pigs' pancreas). In morphological examination (aldehyde fuchsin, pseudoisocyanin), time-dependent differences in the intensity of staining and granular density are observable in caffeine-treated cells; these phenomena are more distinct in four-day old cells than in seven-day old ones. Caffeine increases fatty degeneration of the cells. Furthermore, the content of acid mucopolysaccharides (iron-binding reaction) and of PAS positive material increases. This increase runs parallel with the rise in insulin content of the nutritive medium.

     

Biochemische Untersuchungen zur Frage der Existenz eines “silent Gene” im Polymorphismus der Pseudocholinesterasen

Zusammenfassung Zwei Seren des Phänotypus Ch₁SS, die unter Standardtestbedingungen keine Pseudocholinesteraseaktivität aufwiesen, wurden mit Hilfe der Stärkegel-Elektrophorese, der Mikromanometrie und mit immunologischen Methoden näher untersucht.Nach elektrophoretischer Auftrennung läßt sich in diesen silent gene-Seren eine Pseudocholinesteraseaktivität nachweisen; im Vergleich zu der Aktivität von Normalserum erscheint diese sehr gering und läßt sich nur in der c₄-Zone erkennen. Die Identifizierung gelingt mit Hilfe spezifischer Färbeverfahren unter Verwendung verschiedener Substrate und Inhibitoren.Die quantitative Bestimmung von Pseudocholinesteraseaktivität im silent gene-Serum mit mikromanometrischen Methoden ergab eine Aktivität von 2–3% gegenüber den Kontrollen (Benzoylcholin als Substrat).Durch Immunisierung von Kaninchen mit gereinigtem Pseudocholinesteraseprotein wurden Antiseren erhalten; zwischen silent gene-Serum und diesen Antiseren konnten Präzipitationsreaktionen im Immuno-Diffusionstest, in der Immuno-Elektrophorese und mit einer Immuno-Adsorptionsmethode nachgewiesen werden. Diese Ergebnisse lassen annehmen, daß bei den von uns untersuchten Fällen das silent gene im Pseudocholinesterasepolymorphismus eine Enzymproteinsynthese steuert; das nachgewiesene Pseudocholinesteraseprotein scheint sich qualitativ von dem Enzymprotein des Normalserums zu unterscheiden.

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Two sera without pseudocholinesterase activity corresponding to the homozygous phenotype Ch₁SS are examined by electrophoretical, manometric, and immunological methods.These silent gene sera show no activity under the common conditions (spectrophotometric assay).After electrophoretical separation of silent gene serum an esterase activity is found which can be identified as pseudocholinesterase activity, although it is weak in comparison with the activity of usual sera. The pseudocholinesterase activity of silent gene serum can be demonstrated only in the zone c₄ where 90% of the total activity is present if usual serum is inserted. The identification has been achieved by staining procedures applying several substrates and inhibitors.Quantitative estimation of this pseudocholinesterase activity was carried out by micromanometric assays with benzoylcholine as substrate. The activity of silent gene sera was 2–3% of normal serum.Antisera against human pseudocholinesterase-protein have been obtained by immunization of rabbits with a highly purified enzyme protein. Between these antisera and the homozygous silent gene sera precipitates were found in immuno double-diffusion tests and immunoelectrophoresis. They could be identified as pseudocholinesterase protein by esterase staining under various conditions.Quantitative estimations have been carried out by immuno-adsorption assays comparing the amount of antibody fixed by usual serum and by silent gene serum.The results presented in this paper suggest that the silent gene in pseudocholinesterase polymorphism induces in these two cases the synthesis of an enzyme protein which is similar to the enzyme protein of usual pseudocholinesterase. The weak activity is due to a qualitative difference between silent gene enzyme protein and the normal pseudocholinesterase protein. A structural alteration of the enzyme protein is assumed to be more likely than a quantitative difference in protein synthesis.

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Einige der Ergebnisse dieser Arbeit wurden auf dem 2nd Meeting of the Federation of European Biochemical Societies, Wien 1965, vorgetragen.

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Wesentliche Teile dieser Arbeit werden von R. A. Hofmann der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg i. Br. als Inauguraldissertation vorgelegt.     

“Primäre” und “Sekundäre” Differenzierung im Zusammenhang mit der Photomorphogenese von Keimpflanzen (Sinapis alba L.)

Zusammenfassung Die Anthocynsyanthese des Senfkeimlings ist phytochromabhängig. Lediglich zwei Gewebe, die Epidermis der Cotyledonen und die Subepidermis des Hypocotyls sind zu dieser Anthocyansynthese fähig. Erst 24 Std nach Aussaat ist Anthocyansynthese möglich und bereits etwa 60 Std nach Aussaat (25° C; Standardbedingungen vgl. Methoden) erlischt dei Fähigkeit zur Anthocyansynthese weitgehend und zwar unabhängig von der Menge des synthetisierten Anthocyans. Die höchste Empfindlichkeit für Licht besitzt das Anthocyan bildende System etwa 36 Std nach Aussaat. — Teilt man den Keimling unmittelbar vor der Anthocyanmessung in 4 Segmente auf (Abb. 9) und mißt den Anthocyangehalt der Segmente getrennt, so stellt sich heraus, daß die Fähigkeit zur Anthocyansynthese im mittleren und basalen Bereich des Hypocotyls rapide verloren geht. Im oberen Hypocotylabschnitt hingegen und in den Cotyledonen nimmt diese Fähigkeit erst zu, und die Abnahme ist langsamer. —Es werden Argumente für die Auffassung entwickelt, daß das spezifische und dynamische Zellmuster, das man hinsichtlich der P₇₃₀-abhängigen Anthocyansynthese vorfindet, ein Ausdruck der primären Differenzeierung sei (vgl. Abb. 4). P₇₃₀ hingegen, so stellen wir uns vor, wirkt unspezifisch im Rahmen einer sekundären Differenzierung, indem es potentiell aktive Gene (P₇₃₀) in Funktion setzt. Welche Gene in den einzelnen Zellen des Dunkelkeimlings potentiell aktiv sind, legt die primäre Differenzierung fest. — Diese Vorstellungen werden durch den Befund gestützt, daß eine Applikation von Actinomycin D zu einer zeitlich sehr viel ausgedehnteren Anthocyansynthese führt; offenbar deshalb, weil die genetisch kontrollierte Entwicklung des primären Differenzie-rungsmusters gebremst wird. Eine Folge wäre, daß die Inaktivierung der zur Anthocyansynthese benötigten Gene, die normalerweise etwa 60 Std nach Aussaat erfolgt, weit hinausgezögert wird.

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Primary and secondary differentiation in connection with photomorphogenesis of seedlings (Sinapis alba L.)

Summary Anthocyanin synthesis of the mustard seedling (Sinapis alba L.), a typical phytochrome-dependent photoresponse has been further investigated. — It has been found that only two types of tissue can synthesize anthocyanin under the influence of active phytochrome (=P₇₃₀), namely, the epidermis of the votyledons and the subepidermal layer in the hypocotyl (Fig. 2, 3). — Under our standard conditions (25° C; cf. methods) phytochrome-potentiated anthocyanin synthesis is only possible 24 hours after sowing and it ceases about 60 hours after sowing, independent of the amount of anthocyanin which has been accumulated (Fig. 5, 6). On the basis of the whole seedling the highest sensitivity of the anthocyanin producing system to light is around 36 hours after sowing (Fig. 8). Within the tissues which are capable of forming anthocyanin there is a characteristic shift of the ability to respond to P₇₃₀ as the seedling ages. If we devide the seedling into 4 segments (Fig. 9) it turns out that in the basal and middle part of the hypocotyl the ability to form anthocyanin is rapidly lost whereas in the upper part of the hypocotyl and in the cotyledons this ability even increases at first. The following decrease is slower than in the basal parts (Fig. 10, 11).It is argued that this specific and dynamic cellular pattern of responsiveness to P₇₃₀ can be regarded as a manifestation of a primary differentiation in the course of which the genotype of each individual cell in the dark-grownt seedling is devided into 3 functional types of genes: active, inactive, and potentially active genes (P₇₃₀) (Fig. 4). — In connection with anthocyanin synthesis P₇₃₀ is thought to act exclusively at the level of secondary differentiation, i.e., it is thought to initiate the action of potentially active genes via a signal-chain. The action of P₇₃₀ is non-specific. The specificity of the photoresponse of an individual cell is determined by the status of its primary differentiation (Fig. 4).If the process of differentiation is slowed down (e.g. by the application of low doses of Actiomycin D) anthocaynin synthesis can continue much longer than under our standard conditions where it ceases around 60 hours after sowing (Fig. 12). This fact seems to indicate that the loss of the ability to form anthocyanin is due to an inactivation of pertinent genes by the process of primary differentiation, which is itself, as one would expect, under the control of genes.

     

Harzkonservierte fossile Vogelfedern aus der untersten Kreide

Zusammenfassung Harzkonservierte Fossilien ermöglichen bei Anwendung adäquater Methoden die morphologische Analyse der Feinmerkmale bis zur Auflösungsgrenze des Lichtmikroskops, Beobachtung in verschiedenen Ebenen und Richtungen, und somit konkrete Rückschlüsse auf die Wirkung und Bedeutung der Einzelelemente und des Gesamtgefüges.Eine so eingehende funktionsmorphologische Analyse mit Berücksichtigung der Positionsvariation (graduell verschiedene Gestaltung in gesetzmäßiger Abhängigkeit von der Lage innerhalb der Gesamtfeder) der Einzelelemente wie Abzweigungs-, Knick-, Neigungswinkel, Krümmung, Länge, Dicke, Querschnitt, Dichte, Differenzierungsgrad der verschiedenen Abschnitte von Rhachis, Rami, Radii inklusive Häkchen und Cirren wird erstmals für fossile Vogelfedern geliefert (hier als Abriß zu einer dokumentarisch und thematisch ausführlicheren Darstellung in Stuttgarter Beiträge zur Naturkunde).Diese Federn entstammen der untersten Unterkreide und sind damit nur relativ wenig jünger alsArchaeopteryx. Sie weisen extrem differenzierten Aufbau auf, der auf hohe flugtechnische und wärmeisolierende Leistungsfähigkeit schließen läßt.Die hier vorgelegten funktionsmorphologischen Ermittlungen an fossilen Körperkonturfedern mögen auch zu einer intensiveren Analyse der bis jetzt stark vernachlässigten Untersuchung ganz normaler Körperfedern rezenter Vögel anregen. Erst dann, nach umfassender Kenntnis ihrer Ausgestaltung innerhalb der verschiedensten rezenten Vogelgruppen, läßt sich überzeugend begründen, ob und wieweit die hier vorgelegten Federn dieses Unterkreide-Vogels noch ursprüngliche Elemente (Plesiomorphien) oder ihnen eigene Sonderbildungen (Autapomorphien) aufweisen; das gilt sowohl für morphologische wie für funktionelle Elemente der Gesamtstruktur.

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Resin-preserved fossil bird's feathers from the Lowermost Cretaceous

Summary Parts of some feathers, originating from a single bird, were discovered in our collections of Lower Cretaceous amber from the Lebanon mountains — which, in general, contains the oldest terrestrial microfossils preserved with all morphological details.These contour feathers of the trunk, which are nearly as old as Archaeopteryx (Lowermost Cretaceous: Neocomian/Uppermost Jurassic: Kimmeridigian) were studied with magnifications of 500–900 in several levels by a special technique. (In normal fossils, i.e., impressions, the granulation of the sediment and the fossil's bulky carbon remainders cause a blurred image even at a magnification of merely 100).Special emphasis was laid on the study of the individual elements' gradual variation, depending on the respective position within the total feather (position variation). Where appropriate, an analysis of lengths, quantity, degree of differentiation, angle of inclination, break, and branching, cross-sectional view, curvature, etc. of the rhachis, rami, distal and proximal radii, barbicles, hooklets, etc. were undertaken. [Through measurements of the depth of details the effects caused by a sloping position (apparent variation) may be precisely separated from the real variation.]On the basis of such a detailed knowledge of structure and relative position a thorough functional analysis of the single elements as well as the total system is given.Principal features: The production of plain stability in the feather's center, and of flexibility in its apical and lateral rims; dispersion of forces in case of pressure or a pulling load; function of the hooklets (which donot serve as an interlocking mechanism while the feather is in the normal resting position, but function with increasing braking action only when a neighboring ramus diverges to a precisely defined extent from its resting position) including the mechanism of their unhooking; devices for the avoidance of harmful hooking into contacted parts of other feathers; production of maximal stability by minimal air resistance, and of minute chambers (<0,00001 mm³) with still air for optimal heat isolation.Apart from this abstract, further information, accompanied by numerous figures, will be given in a later paper in Stuttgarter Beiträge zur Naturkunde.

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Veränderte Fassung eines am 11. 10. 1971 gehaltenen Vortrages auf der 83. Jahresversammlung der Deutschen Ornithologengesellschaft in Bonn.     

Morphactin-kinetin interaction in lettuce seed germination and seedling growth

Summary Butylester of morphactin (n-butyl-9-hydroxy-fluorence-(9)-carboxylate) greatly inhibited seed germination and seedling growth of two strains of lettuce, Attraktion and Hohlblättriger Butter. The inhibitory effect of morphactin on seed germination was completely overcome by kinetin but the latter chemical was ineffective in reversing the morphactin induced inhibition of seedling growth. Thus it appears probable that the two substances effect seedling growth independently.     

Der „biologische Aufstieg“ und seine Kriterien

Zusammenfassung Die Arbeit stellt die Frage nach den Kriterien des fossil belegten Biologischen Aufstiegs der Organismenwelt, d.h. derjenigen Vervollkommnung, die sich nicht innerhalb des Rahmens eines gegebenen Bauplans hält, wie die Anpassungsvervollkommnung, sondern über verschiedenrangige Baupläne hinweg zu höheren Typen führt, z.B. von den Fischen über die Amphibien und Reptilien zu den Säugern bzw. Vögeln. Ausführlich werden zwei Gruppen von Kriterien besprochen, ihr Inhalt dargelegt und ihre Eindeutigkeit zur Charakterisierung des Biologischen Aufstiegs untersucht. Die erste Gruppe umfasst die Kriterien der zunehmenden Differenzierung und harmonischeren Integration. Diese legen die morphologisch-physiologische Differenzierung oder genauer die Ganzheit der Organismen zugrunde, d.h. ihre Vielheit in der Einheit. Die zweite Kriteriengruppe, nämlich zunehmende Umweltunabhängigkeit und zunehmende individuelle Autonomie, geht von den Beziehungen des Organismus zur Umwelt und zu andern Lebensformen aus und betont die Subsistenz der Individuen, d.h. ihr grösseres oder geringeres Losgelöstsein oder ihre Selbständigkeit. Da nun Ganzheit und Subsistenz die entscheidenden Elemente einer biologischen Definition des Individuums sind, lässt sich sagen, dass der Biologische Aufstieg eines Organismus um so höher ist, je stärker seine Ganzheit und Subsistenz und damit sein Individuumsein ist.Eindeutigkeit kommt allen genannten Kriterien nicht zu. Die Gründe für ihre Unschärfe sind verschiedener Art. Zunächst gibt es noch keine eindeutige und vollständige Definition des biologischen Individuums, so dass sich nicht eindeutig umreissen lässt, was einem Organismus eine stärkere oder weniger starke Individualität verleiht. Dann sind die Linien, über die sich Vervollkommnungen vollziehen und von denen die eine innerhalb des Bauplans bleibt (Anpassungsvervollkommnung), die andere aber über ihn hinausführt (Biologischer Aufstieg) so innig und in so eigenartiger Weise miteinander verflochten, dass sie sich nicht sauber scheiden und in ihren charakteristischen Merkmalen genau beschreiben lassen. Jeder Vertreter eines Bauplans, ganz gleich von welcher Ranghöhe, ist nämlich notwendig in eine Umwelt eingepasst und irgendwie spezialisiert. Es gibt keine Typen mit reinen Bauplanmerkmalen, die nach keiner Richtung hin eine Anpassungsvervollkommnung, sondern nur Merkmale des Biologischen Aufstiegs aufweisen. Schliesslich kennen wir fossil nur die Entfaltung oder Ausgestaltung der Grossbaupläne des Tierreichs, nämlich des Wirbeltierstammes und der verschiedenen Gruppen der Wirbellosen, nicht aber das Interessanteste und Wichtigste, nämlich ihren Biologischen Aufstieg zu der organisatorischen Höhe, mit der sie sich im Silur bzw. im Kabrium bereits vorstellen. Das erst würde einen tieferen Einblick in das Wesen des Biologischen Aufstiegs vermitteln.

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Summary This article deals with the question of the criteria for the biological ascent (Biologischer Aufstieg) of the organic world, resting on fossil evidence. That is, of that improvement which is not only restricted to the framework of a given general structure (Bauplan) as is the improvement of adaptation, but which also leads beyond general structures (Baupläne) of differentiated levels to a higher type,e.g. from the fishes through the amphibians and reptiles to the mammals or birds. Two groups of criteria are discussed at length, their content exposed and their univocity for the characterisation of this biological ascent is examined. The first group includes the criteria of increasing differentiation and more harmonious integration. The basis for these is the morphological-physiological differentiation, or more exactly, the totality of the organisms,i.e., their variety-in-unity. The second group of criteria, increasing independence of environment and increasing individual autonomy, is derived from the relationships of the organism to its environment and to other living forms, and stresses the subsistence of individuals,i.e., their greater or lesser degree of independence or self-sufficiency. Now since totality and subsistence are the decisive elements in a biological definition of the individual, it may be said that the biological ascent of an organism is higher, the more perfect its totality and subsistence and therefore its individuality is.The criteria mentioned are not univocal. The reasons for this lack of clarity are varied. First of all, there is no univocal and complete definition of the biological individual, so that it cannot be exactly stated just what gives an organism a more or less perfect individuality. Then the lines, along which improvements are made, and according to which the one remains within the general structure (improvement of adaptation) and the other goes beyond the general structure (biological ascent), are so intimately and singularly bound together, that they cannot be cleanly distinguished, and their characteristic notes exactly described. For each representative of a general structure, regardless of its level, is necessarily fitted into an environment and somehow or other specialised. There are no types with only notes of the general structure which show in no direction an improvment of adaption, but only the signs of biological ascent. Finally, we only have fossil evidence for the development or deployment of the great general structures (Grossbaupläne) of the animal world, namely that of the vertebrates and of the different groups of invertebrates, not for the most interesting and most important, that is, their biological ascent to the level of organisation with which they are found in the Silurian or Cambrian periods. Only that would give us a deeper insight into the essence of biological ascent.

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Résumé Ce travail pose la question des critères de la progression biologique (Biologischer Aufstieg), d'après les documents fossiles, dans le monde des organismes, c'est-à-dire de ce perfectionnement qui ne s'arrête pas à l'intérieur du cadre d'un phylum (Bauplan) donné, comme le perfectionnement de l'adaptation, mais qui conduit, au-de-là de phylums (Baupläne) de rang différent, à des types supérieurs, par exemple, des Poissons pas les Amphibies et les Reptiles jusqu'aux Mammifères ou aux Oiseaux. Deux groupes de critères y sont recensés en détail, leur contenu est exposé, et on les examine pour voir s'ils caractérisent sans ambiguïté la progression biologique. Le premier groupe comprend les critères de différenciation croissante et d'intégration harmonique. Ils sont fondés sur la différenciation morphophysiologique ou plus exactement sur la totalité des organismes, c'est-à-dire leur multiplicité dans l'unité. Le second groupe de critères, à savoir indépendance croissante du milieu et autonomie individuelle croissante, part des relations de l'organisme au milieu et aux autres formes vivantes et souligne la subsistence des individus, c'est-à-dire leur plus ou moins grande indépendence ou leur stabilité interne. Comme totalité et subsistence sont les éléments décisifs d'une définition biologique de l'individu, on peut dire que la progression biologique d'un organisme est d'autant plus élevée que sa totalité et subsistence et par là son être individuel sont plus accusés.Tous les critères mentionnés ne sont pas uniformes. Les motifs de leur imprécision sont divers. Tout d'abord, il n'y a pas encore de définition unique et complète de l'individu biologique, de sorte qu'on ne peut circonscrire d'une manière univoque ce qui confère à un organisme une individualité plus forte ou moins forte. Ensuite les lignées au-delà desquelles s'accomplissent des perfectionnements, et dont l'une reste intérieur au phylum (perfectionnement de l'adaptation), tandis que l'autre le transcende (progression biologique), sont entrelacées si intimement et d'une façon si particulière qu'elles ne se laissent pas séparer franchement et décrire rigoureusement selon leurs signes distinctifs. Tout représentant d'un phylum, peu importe son palier, est en effet nécessairement inséré dans un milieu et en quelque façon spécialisé. Il n'existe pas des types à caractères phylétiques purs, qui ne montrent dans aucune direction un perfectionnement de l'adaptation, mais seulement des marques caractéristiques de la progression biologique. Enfin nous ne connaissons pas les restes fossiles que le développement ou la formation des grands phylums (Grossbaupläne) du règne animal, à savoir du rameau des Vertébrés et des divers groupes des Invertébrés, mais non pas le plus intéressant et le plus important, leur progression biologique jusqu'au degré d'organisation qu'ils présentent déjà à l'époque du Silurien ou plutôt du Cambrien. C'est cela seulement qui permettrait une vue plus profonde sur la nature de la progression biologique.

     

Experimental data on the inheritance of some taxonomic characters inHordeum spontaneum C. Koch emend. Bacht

Summary Hordeum spontaneum C. Koch emend. Bacht. varieties have been both intercrossed and crossed with two cultivated barley varieties ofH. vulgare (L.) emend Vav. et Bacht. with a view of eliciting the nature of inheriting the spikelet-pedicel of the lateral spikelets and the shape of their apex in the said wildgrowing barley. The investigations of F₁ and F₂ showed the inheritance of the spikelet-pedicel to have a dominating nature and to segregate in F₂ in conformity with the Mendelian monohybrid type. In the second case the forms with shorter awn-like formations, or their rudiments, were dominating.As a result ofH. spontaneum x H. vulgare hybridization along with already known forms, new formations were received, they have been conditionally named by the author:sessiliproskowetzii, proskowfertillum, ischnofertillum, and pallipodum.

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Zusammenfassung Im Rahmen größerer Untersuchungen über die Abstammung und Phylogenie der Gerste wurden mehrere Varietäten vonHordeum spontaneum C. Koch emend. Bacht. sowohl untereinander als auch mit zwei Varietäten der Kulturgerste,H. vulgare (L.) emend. Vav. et Bacht., gekreuzt. Es sollte geklärt werden, wie bei den genannten Wildgersten das Stielchen (pedicel) der Seitenährchen sowie die Ausbildung des Apex der Seitenährchen (d. h. ihre Begrannung) vererbt werden. Die Untersuchung der F₁ und F₂ zeigte, daß das Stielchen (gegenüber ungestielten Seitenährchen) dominant und gemäß einer monohybriden Mendelspaltung vererbt wird. Bezüglich der Ausbildung des Apex der Seitenährchen ergab sich im allgemeinen Dominanz der kürzeren oder rudimentären Grannen gegenüber längeren Grannen.Im Ergebnis der Hybridisation zwischenH. spontaneum undH. vulgare wurden, neben bereits bekannten, verschiedene neue Formen gefunden, die vom Autor vorläufig wie folgt benannt werden:sessiliproskowetzii, proskowfertillum, ischnofertillum, pallipodum.Die Ergebnisse werden im Zusammenhang mit Fragen der Abstammung der Kulturgerste diskutiert.

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With 4 figures     

Movements and diurnal behaviour patterns in a Baltic grey seal (Halichoerus grypus)

A sub-adult grey seal was caught and tagged with a satellite relay data logger at Tihällan (61°2800N, 17°2540E), Sweden, on 21 August 1992. We tracked it for 115 days during which time we recorded 841 locations, data on 3556 dives and 80 haulout periods. It travelled 730 km in the first 12 days to the southern Archipelago Sea. It stayed most of the remaining time within 25 km of a haulout site, with a major exception of an 8-day trip of 520 km. Dive shape and swimming activity were used to distinguish dive types. Square-shaped foraging dives were more common over the midday period. Haulout periods were more common during the night.     

Über das Verhalten von Champignonstämmen in Mischkultur

Zusammenfassung Mischungen aus dem Mycel sweier weißer oder zweier brauner Stämme des Kulturchampignons hatten keinen Einfluß auf den Fruchtkörperetrag.Bei Mischungen aus einem weißen und einem braunen Stamm was dagegen der Ertrag immer niedriger als erwartet und das Mycel verschwand verhältnismäßig schnell. Der Ertragsausfall beruht in der Regel auf einer Unterdrückung des braunen Stammes.Herrn Prof. von Sengbusch zum 65. Geburtstag in Dankbarkeit und Verehrung gewidment.     

NADH dehydrogenase: a new molecular marker for homoeology group 4 in Triticeae. A map of the 4RS chromosome arm in rye

Summary Structural gene loci encoding the monomeric isozymes nicotin adenin dinucleotide dehydrogenase (NADH dehydrogenase or NDH) have been located on the 4AL, 4B, and 4DS chromosome arms of Triticum aestivum cv Chinese Spring, on the 4RS chromosome arm of Secale cereale cultivars Imperial, King II, Dakold, and Ailes, on the 4S¹ S/7S¹ chromosome of Aegilops longissima, the 4E of Elytrigia elongata, and the CSU-A of Aegilops umbellulata. All the results support the homoeologous relationships among these chromosomes in the five species studied. In addition, a map of the 4RS chromosome arm in cv Ailes has been realized, linking loci Pgm-1 (located on the 4RS chromosome arm) and Ndh-1 (17.91 cM), with an estimated distance between both loci and the centromere of 20.00 cM and 32.12 cM, respectively.     

Colorectal cancer diagnosis by a direct leukocyte migration test using a panel of tumour extracts

Summary In a direct leukocyte migration test, peripheral blood leukocytes were pulsed with a high dose (2.5 and 0.5 mg/ml) of 3 M KCl extracts from 5 different colorectal tumours as well as with one 3 M KCl extract of normal colonic mucosa. Patients showing a pathological migration index (0.80 and 1.17), with 3 or more out of 5 tumour extracts, were considered as positives.With this test mode 93% (55/59) of patients with colorectal carcinomas were reactive, irrespective of the tumour stage, while only 7% (2/27) of patients with non-malignant colorectal diseases showed a positive reaction. Patients with malignant and non-malignant diseases of other organs were reactive in 2–3% of cases. No positive reactivity was observed with leukocytes from 37 healthy volunteers. Pulsing leukocytes with the normal colonic mucosal extract, a pathological migration index was found in about 20% of colorectal cancer patients, but not in healthy volunteers.Evaluating 10 single tumour extracts individually, reactivity of cancer patients' leukocytes ranged from 65–89% of tests, the difference being not statistically significant. Leukocytes from healthy volunteers showed a pathological migration index with the different extracts in 0–6% of tests.With the leukocyte migration test we could not differentiate between tumours of the colon, sigma or rectum. Patients bearing tumours in any part of the large bowel showed pathological leukocyte migration with extracts of colon-, sigma- and rectum tumours. When the cross-reactivity study was extended to tumours of the gastrointestinal tract, it was found that patients with colorectal tumours were reactive, in a high percentage of tests, with extracts of gastric tumours, but gastric as well as oesophageal and pancreatic cancer patients' leukocytes only reacted occasionally with colorectal tumour extracts.In the follow-up study, a positive reactivity was still found 10–14 days after surgery in 27/31 patients. After more than 2 months, the frequency of positive reactivity decreased to 10/70 cases. Patients with local recurrence or metastases exhibited positive reactivity in 6/7 cases.Abbreviations LMT leukocyte migration test - LM leukocyte migration - LMI leukocyte migration inhibition - LME leukocyte migration enhancement - MI migration index     

On the sufficiency of the velocity field for perception of heading

All models of self-motion from optical flow assume the instantaneous velocity field as input. We tested this assumption for human observers using random-dot displays that simulated translational and circular paths of movement by manipulating the lifetime and displacement of individual dots. For translational movement, observers were equally accurate in judging direction of heading from a velocity field with a two-frame dot life and a direction field in which the magnitudes of displacement were randomized while the radial pattern of directions was preserved, but at chance with a speed field in which the directions were randomized, preserving only magnitude. Accuracy declined with increasing noise in vector directions, but remained below 2.6° with a 90° noise envelope. Thus, the visual system uses the radial morphology of vector directions to determine translational heading and can tolerate large amounts of noise in this pattern. For circular movement, observers were equally accurate with a 2-frame velocity field, 3-frame acceleration displays, and 2-frame and 3-frame direction fields, consistent with the use of the pattern of vector directions to locate the center of rotation. The results indicate that successive independent velocity fields are sufficient for perception of translational and circular heading.     

X-ray microanalysis of calcium binding sites in Paramecium

Summary In Paramecium cells Ca⁺⁺-stimulated triggering of the exocytosis of secretory vesicles (trichocysts) was achieved by ionophores X-537 A or A 23187. Under triggering conditions electron dense deposits were present in some resting trichocysts and regularly in discharging trichocysts; upon subsequent fixation deposits occurred on the trichocyst membrane (on the inner side or within the membrane) and on the inner lamellar sheath from where deposits seemed to radiate into the secretory materials. Similar results were obtained with glutardialdehyde fixation alone which also triggers exocytosis but only at low concentrations. Element analysis by energy dispersive x-ray microanalysis ascertained the presence of Ca and P in deposits occurring in trichocysts. Those resting trichocysts which were devoid of deposits did not contain Ca or P enriched. Hence, an abrupt Ca⁺⁺-influx into individual trichocysts just before exocytosis seems to be involved in the triggering mechanism, possibly in combination with the sudden activation of an ATPase systemlocalized at those sites of the trichocysts which primarily contain the deposits. When paramecia were treated only with Ca⁺⁺ and then fixed with OsO₄ plus oxalate or merely with glutardialdehyde, electron scattering deposits were formed also on the inner side of the cell membrane and within the ciliary shaft (but rarely in trichocysts). Deposits obtained on cilia (including ciliary granule plaques) also contained Ca, P and S. Cells contain osmiophilic calcium-storing vacuoles which were selectively rich in Ca and S but devoid of P.