Computational constraints that may have favoured the lamination of sensory cortex

At the transition from early reptilian ancestors to primordial mammals, the areas of sensory cortex that process topographic modalities acquire the laminar structure of isocortex. A prominent step in lamination is granulation, whereby the formerly unique principal layer of pyramidal cells is split by the insertion of a new layer of excitatory, but intrinsic, granule cells, layer IV. I consider the hypothesis that granulation, and the differentiation between supra- and infra-granular pyramidal layers, may be advantageous to support fine topography in their sensory maps. Fine topography implies a generic distinction between where information, explicitly mapped on the cortical sheet, and what information, represented in a distributed fashion as a distinct firing pattern across neurons. These patterns can be stored on recurrent collaterals in the cortex, and such memory can help substantially in the analysis of current sensory input. The simulation of a simplified network model demonstrates that a non-laminated patch of cortex must compromise between transmitting where information or retrieving what information. The simulation of a modified model including differentiation of a granular layer shows a modest but significant quantitative advantage, expressed as a less severe trade-off between what and where. The further connectivity differentiation between infra-granular and supra-granular pyramidal layers is shown to match the mix of what and where information optimal for their respective target structures.     

Feinstruktur peritrophischer membranen

The peritrophic membranes, which is several groups of animals are produced by midgut epithelia, have been investigated most thoroughly in insects. The following results concern Crustacea: In the peritrophic membranes chitin containing microfibrils are embedded in the ground substance consisting of proteins and mucopolysaccharides. In addition to a felt-like texture (Streuungstextur), microfibrils are arranged in textures of higher order (orthogonal texture — Gittertexture; hexagonal texture — Wabentexture).

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Inauguraldissertation der Math.-Nat. Fakultät der Freien Universität Berlin (Teilveröffentlichung).

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Für die Überlassung des Themas danke ich Herrn Prof. Dr.Werner Peters.     

Na,K-ATPase: Isoform structure,function, and expression

An interesting feature of the Na,K-ATPase is the multiplicity of and isoforms. Three isoforms exist for the subunit, 1, 2, and 3, as well for the subunit, 1, 2, and 3. The functional significance of these isoforms is unknown, but they are expressed in a tissue- and developmental-specific manner. For example, all three isoforms of the subunit are present in the brain, while only 1 is present in kidney and lung, and 2 represents the major isoform in skeletal muscle. Therefore, it is possible that each of these isoforms confers different properties on the Na,K-ATPase which allows effective coupling to the physiological process for which it provides energy in the form of an ion gradient. It is also possible that the multiple isoforms are the result of gene triplication and that each isoform exhibits similar enzymatic properties. In this case, the expression of the triplicated genes would be individually regulated to provide the appropriate amount of Na,K-ATPase to the particular tissue and at specific times of development. While differences are observed in such parameters as Na⁺ affinity and sensitivity to cardiac glycosides, it is not known if these properties play a functional role within the cell.Site-directed mutagenesis has identified amino acid residues in the first extracellular region of the subunit as major determinants in the differential sensitivity to cardiac glycosides. Similar studies have failed to identify residues in the second extracellular region involved in cardiac glycoside inhibition. Further analysis of the enzymatic properties of the enzyme, understanding the regulated expression of the genes, and structure-function studies utilizing site-directed mutagenesis should provide new insights into the enzymatic and physiological roles of the various subunit isoforms of the Na,K-ATPase.     

Hat J. G. Mendel bei seinen Versuchen „zu genau“ gearbeitet? — Der χ2-Test und seine Bedeutung für die Beurteilung genetischer Spaltungsverhältnisse

Zusammenfassung R. A. Fisher (1936) hat im Zusammenhang mit einer statistischen Analyse der Versuche GregorMendels die Auffassung geäußert,Mendels Versuchsergebnisse seien statistisch gesehen zu exakt. DaMendel vielleicht auf Grund der ersten Spaltungen die obwaltende Gesetzmäßigkeit bereits erkannt habe, könne den weiteren Versuchen wohl nur demonstrativer Wert zuerkannt werden. Andere Autoren, z.B. Zirkle (1964) sowiede Beer (1964), schließen sich diesem Urteil an. Fisher — und mit ihm die genannten Autoren — haben jedoch übersehen, daß bei Beurteilung der F₃-Analysen derMendelschen Versuche, soweit nicht Samen-, sondern Pflanzenmerkmale geprüft wurden, die die Aufzucht einer F₃ erforderlich machten, die Größe der ausgewerteten Nachkommenschaften kaum gleich der Zahl der jeweils ausgelegten oder als ausgelegt angenommenen Samen 10 gewesen sein kann, da mit Auflaufschäden, Verlust durch Vogelfraß usw. gerechnet werden muß. Unsere Untersuchung zeigt, daß bei Annahme einer effektiven Größe dieser Nachkommenschaften von durchschnittlich 8 Pflanzen sich zahlenmäßig fast die gleiche Gesamtwahrscheinlichkeit für die Übereinstimmung aller Versuche mit der Erwartung ergibt, die sich als Gesamtwahrscheinlichkeit auch für die Versuche an Erbsen beiCorrens (1900),Tschermak (1900),Bateson undKillby (1905) sowieDarbishire (1908, 1909) — diese zusammengerechnet — ermitteln läßt. Überdies steht ein Ausfall von 10–20% des ausgelegten Erbsensaatgutes sowohl mit den AngabenMendels wie den Erfahrungen mährischer Pflanzenzüchter bei modernen Erbsensorten in Einklang bzw. ist leicht in Einklang zu bringen.Die scheinbar übergroße Exaktheit der Erbsenversuche ist wohl darauf zurückzuführen, daß die genetischen Spaltungszahlen, offensichtlich je nach Pflanzen- oder Tierart verschieden, nicht binomial, sondern halb zufällig verteilt sind und aus diesem Grunde die errechnete Größe ² zu klein ausfällt.Es wird versucht, den Faktorc zu schätzen, um den der ²-Wert bei der Erbse zu klein ausfällt, und die Konsequenzen zu ermitteln, die diese Verhältnisse für die Gültigkeit des ²-Testes besitzen. Zum Vegleich werden die Ergebnisse mitgeteilt, die eine ähnliche Untersuchung bei mehreren Pflanzen- und Tiergattungen ergab, wobei ebentalls Daten aus der Literatur zugrunde gelegt wurden.

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Has J. G. Mendel been too accurate in his experiments? The ² test and its significance to the evaluation of genetic segregation

Summary In a statistical analysis ofGregor Mendel's experimentsR. A. Fisher (1936) expresses the opinion that from a statistical point of viewMendel's experimental results are too exact. Assuming thatMendel recognized the regularities of segregation already from his first seed counts in 1858, Fisher believes that further experimentation byMendel was only of demonstrative value. Several authors, f.i. C. Zirkle (1964) share this opinion.However,Fisher and the other authors have overlooked that in judging F₃ analyses ofMendel's experiments, when not seed characteristics were tested but plant traits that made raising an F₃ necessary, the number of progeny available for classification could hardly be equal to the 10 seeds planted or presumably planted, since one has to count on losses through poor germination, birds, or other causes. We show that with an assumed average number of 8 plants in these progenies the probability of agreement with expectation in all ofMendel's experiments is numerically equal to the probability calculated from experiments with peas byCorrens (1900),Tschermak (1900),Bateson andKillby (1905), as well as byDarbishire (1908, 1909), the latter totaled.The too great seeming exactness of the experiments with peas could be explained in the following manner: The distribution of genetic segregation data, obviously different for each plant or animal species, is not binomial but semirandom, therefore the calculated ² value will be too small.We try to estimate the factor c by which the ² value in experiments on peas is too small, and to determine the consequences of this fact to the validity of the ² test. For comparison we point out results from similar investigations on several plant and animal species, again using data from the literature.

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Nach Vorträgen auf dem 13. Biometrischen Colloquium der Deutschen Region der Internationalen Biometrischen Gesellschaft in Mainz (31. 3.–2. 4. 1966) und der II. Internationalen Berliner Tagung über Mathematische Statistik und ihre Anwendungen (Berlin 9.–13. 5. 1966).     

Fähigkeiten eines assoziativen Speichersystems im Vergleich zu Gehirnfunktionen

Zusammenfassung Assoziative Informationsspeicherung und assoziativer Informationsaufruf stellen ein Prinzip der Funktion des menschlichen Gehirns dar. Auf der UNIVAC 1106 wurde ein Neuronennetzwerk aus 100 erregenden Bausteinen simuliert. Die Bausteine bestanden aus Verzögerungsglied, Kennlinienglied mit Schwellenwert und PD-Glied; sie entsprachen in ihrem Verhalten weitgehend dem von realen Neuronen mit verzögertem Anstieg und Adaptation des Ausgangssignals. Die Systemerregung wurde durch einen hemmenden Baustein konstant gehalten. Information wurde als Muster erregter Einzelbausteine codiert. Die Speicherung der Muster und ebenso der zeitlichen Reihenfolge der Muster erfolgte durch Kopplungskoeffizienten (Maß für die Signaldurchlässigkeit der Verbindungen zwischen den erregenden Bausteinen).—In stark vereinfachter Weise vermag das beschriebene System Leistungen des menschlichen Gehirns nachzuahmen: parallele Assoziation (vollständiger Aufruf eines Musters durch Eingabe eines Teils des Musters), serielle Assoziation (Aufruf einer zeitlichen Mustersequenz durch Eingabe des Anfangsmusters), Auswahl zwischen beiden Assoziationsarten durch ein Steuersignal, Zuordnung eines unbekannten (nicht gespeicherten) Musters, Zuordnung von Mustern aus zwei Systembereichen, Assoziation einer wahrscheinlicheren Musterfolge, Störung des Assoziationsvorganges Eselsbrücke, Abstraktion des Gemeinsamen, Umlernen und produktiver Einfall.—Das Prinzip der wechselseitigen bedingten Verknüpfung kann als Hypothese für den Lernvorgang d.h. die Abbildung von Informationsmustern bzw. zeitlichen Mustersequenzen durch Kopplungskoeffizienten angesehen werden.—Einzelbaustein, Systemstruktur und Funktionsprinzipien des beschriebenen Systems werden mit Strukturprinzipien des Gehirns verglichen.

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Associative information storage and associative information recall are fundamental principles of the human brain. A neuron network consisting of 100 excitatory elements was simulated on the UNIVAC 1106. The network elements consisted of a delay element, a characteristic with a threshold value and a PD-element. The element's behaviour was to a great extent analogues to that of real neurons with delayed increase and adaptation of the output signal. The total excitation of the system was controlled by an inhibitory component. Information was coded as a pattern of excitated elements. The information patterns and also the temporal sequence of patterns were stored in the coupling coefficients (measure of the signal transfer between the excitatory elements).—In a very simplified manner the system described above is able to imitate effects of the human brain, including parallel association (complete recall of the stored information pattern when a part of the pattern is offered at the system's input), serial association (recall of a temporal sequence of information patterns by input of the first pattern of the sequence), selection between the two association modes by means of an external signal, classification of an unknown (not stored) information pattern, coordination of patterns from two fields of the system, association of a more probable pattern sequence, disturbance of the association process, memory aids, abstraction of common characteristics, reversal learning and productive ideas.—The principle of the mutually conditioned connection may be regarded as a hypothesis for the learning act, that is for the representation of information patterns or temporal sequences of patterns through coupling coefficients.—The network elements, the structure and the function of the system are compared with structure and principles of the brain.

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Die Arbeit wurde durchgeführt mit finanzieller Unterstützung durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft

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Prof. Dr. B. Hassenstein danke ich für die Überlassung des Themas und für die Betreuung der Arbeit     

Die Lebensformen der Laubmoose

Zusammenfassung Im Gegensatz zu dem morphologischen Begriff Wuchsform wird der ökologische Begriff Lebensform definiert als der Habitus einer Pflanze in Einklang mit ihren Lebensbedingungen. Es werden 10 Lebensformen der Laubmoose unterschieden, ihr Anteil an verschiedenen Pflanzenformationen und Moosgesellschaften dargelegt und ihre Abhängigkeit von den ökologischen Bedingungen erörtert.

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Summary In opposition to the morphological term growth-form the ecological term life-form is defined as the organization of a plant in correspondence with its life conditions. Ten life-forms of mosses are discerned, their part within various plant-formations and moss-associations is explained, and their dependence on ecological conditions is discussed.

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Herrn Prof. Dr. Carl Troll in herzlicher Verehrung zum 70. Geburtstag gewidmet.     

Further evidence for abnormal protein kinase C regulation of macromolecule secretion in fibroblasts from cystic fibrosis patients

In comparison to skin fibroblasts from normal subjects, those from patients with cystic fibrosis (CF): (1) bound [20-³H] phorbol 12,13-dibutyrate (PDBu) with a higher affinity (K_d=25.8 vs 12.8 nM respectively) but expressed a similar number of total phorbol ester binding sites (about 2.5 pmol PDBu bound/mg of protein); (2) exhibited a faster and higher response to 4-phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) for the stimulation of [³⁵S]-labelled glycoconjutate release, but were equally sensitive to the synergistic effect of A23187 on this process; and (3) secreted glycoconjugates with similar [³⁵S]-sulfate and [¹⁴C]-leucine to [¹⁴C]-glucosamine labelling ratios. Taken together, these results provide further evidence for abnormal protein kinase C (PKC) regulation of macromolecule secretion in CF disease.Abbreviations BSA Bovine serum albumin - DBcAMP Dibutyryl cyclic AMP - DMEM Dulbecco's modified Eagle's medium - DMSO Dimethylsulfoxide - LDH Lactate dehydrogenase - PBS Phosphate-buffered saline - PDBu 4-phorbol 12,13-dibutyrate - 4-PDD 4-phorbol 12,13-didecanoate - PMA 4-phorbol 12-myristate 13-acetate - TCA Trichloroacetic acid     

Zur biologischen Bedeutung des Estrildidengesanges

Zusammenfassung Viele Prachtfinken (Estrildidae) tragen außerhalb der Balz einen ungerichteten Gesang vor. Diese Gesangsform scheint primär mehr oder minder funktionslos und lediglich Ausdruck einer besonders ausgeglichenen Stimmungslage zu sein. Sekundär kann sie infolge großer intraspezifischer Modifikationsbreite ein persönliches Erkennen des 's gewährleisten und durch verschiedenartige Anpassungen (Gruppengesänge, Entwicklung des Zuhörens, Gesangshemmung in Partnernähe mit anschließendem Ablauf intensiver Paarbindungszeremonien) auch die Paar- und Gruppenbindung festigen. Mit dieser Zunahme der sozialen Funktionen wird der Gesang gleichzeitig von der Keimdrüsenreifung immer unabhängiger und ist bei drei der beobachteten Arten (Uraeginthus angolensis, Lagonosticta rhodopareia undAmadina erythrocephala) selbst bei völlig inaktiven Gonaden voll ausgebildet. Auf diese Weise kann er seine sozialen Aufgaben ganzjährig erfüllen.

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Summary Many species of Grass Finches (Estrildidae) sing not only during court-ship (display song) but also on numerous other occasions (solitary song). In general the solitary song does not seem to possess any significant biological function seeming rather to be just a sign of a very tranquil mood, not influenced by any other motivation. In some species, however, it has acquired several new, social functions: Due to its remarkably great individual variability the song of the may contribute to individual recognition within a pair or a breeding colony. It may also promote pair and flock cohesion. In connection with this, several behavioural adaptations have arisen such as singing in duos and trios or peering at the singer by other members of the flock.In theLagonosticta andUraeginthus species males and females possess a song. Solitary song, however, seems to be inhibited by the presence of other birds of the same species, especially the bird's own mate. For this reason the birds are forced to separate from each other for the utterance of solitary song. After having ceased singing they usually come together again and will go through their special greeting ceremonies — the stimulating and synchronizing properties of which are well known — with especially high intensity. Solitary song may thus contribute indirectly to cementing the pair bond.In all species in which solitary song possesses a marked social function it seems to have become more and more independent of gonadal development. Some species (e. g.Uraeginthus angolensis, Lagonosticta rhodopareia, Amadina erythrocephala) sing all the year round and even — as has been proved by histological examination — with completely inactive gonads (stage 1 of the testis cycle, followingBlanchard 1941). It is not clear yet whether song in these species is still sexual or partly social or autochthonous in motivation.The various social functions of solitary song clearly demonstrate thatAndrew's (1961) definition of song seems to be an unnecessarily restricted interpretation which should be abandoned.

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Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

Beiträge zur funktionellen Morphologie der Neurohypophyse

Zusammenfassung Am Infundibulum der normalen weißen Maus lassen sich eine gomoripositive Zona interna und eine gomorinegative Zona externa unterscheiden.Nach beidseitiger Adrenalektomie tritt vom 6. Tag post Operationem ab in der Zona externa infundibuli eine gomoripositive Substanz auf, die histochemisch dem Neurosekret des supraoptico-hypophysären Systems ähnelt. Sie findet sich nicht bei einseitig adrenalektomierten oder scheinoperierten Mäusen.Die mögliche Identität der Substanz mit dem Trägerprotein des (eines) Corticotropin-releasing-factors wird diskutiert.

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Some Gomori-positiv substance in the zona externa infundibuli of bilateral adrenalectomized mice

Summary In the median eminence of the normal white mouse, a Gomori-positive internal layer and a Gomori-negative external layer can be distinguished.From the sixth day following bilateral adrenalectomy, a Gomori-positive substance appears in the external layer, which shows a histochemical similarity to the neurosecretory substance of the supraoptico-hypophyseal system. This does not occur after unilateral adrenalectomy or sham-operation.The possibility, that this substance is identical with the carrier protein of the (of a) corticotropin releasing-factor, is discussed.

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Dem Andenken unserer hochverehrten Lehrerin, Frau Professor Dr. Emmi Hagen, gewidmet.     

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.     

Über die Kalkausscheidungen beiMonophyllaea horsfieldii (Gesneriaceae)

The lower surface of the leaf (macrocotyledon) ofM. horsfieldii is heavily calcified. SEM investigations reveal that the cristalline depositions of CaCO₃ (mainly needles, but also clump-like structures) are excreted by the head cells of two-cellular trichomhydathodes. First, a cap-like structure is formed. As the excretion continues, the cap takes on the shape of a hat with wide brim. Thus, the dense layer of CaCO₃ depositions is composed of hat-like structures whose brims at least partially touch. There is no evidence for the excretion of CaCO₃ by cells other than trichomhydathodes.

     

Die Intravitale Karyorrhexis Der Exokrinen Pankreaszelle im Elektronenmikroskopischen Bild

Zusammenfassung Die intravitale Karyorrhexig wird am exokrinen Pankreas der Maus nach Osmium- und Formalinfixierung licht- und elektronenmikroskopisch untersucht. Im Verlaufe der Karyorrhexis kommt es zu einer Trennung des Karyoplasmas in 'Chromatin und 'Karyolymphe (Interchromatin-Substanz). In fortgeschrittenen Stadien ist das Bild solcher Zellkerne — im Gegensatz zu normalen Intermitosekernen — nach beiden Fixierungsmethoden fast identisch. Das Chromatin ist in dichten, membranständigen Kappen konzentriert. Der übrige Kernraum wird — abgesehen vom Nukleolus — von der hellen Karyolymphe ausgefüllt. In ihrem Bereich treten die sog. Interchromatingranula (200–250 Å), einzeln oder in dichten Haufen, meist deutlich hervor. Der Nukleolus, dessen Feinstruktur nicht auffallend verändert ist, liegt entweder frei oder den Chromatinkappen unmittelbar an. Die Kernhülle ist bei fortgeschrittener Karyoplasmaentmischung unversehrt oder über kürzere oder längere Strecken geschwunden. Im Endstadium der Karyorrhexis sind mehrere, von Kernmembranfragmenten unvollständig begrenzte Chromatinbrocken wahllos im Zelleib verstreut. Die cytoplasmatischen Strukturen können auch bei ausgeprägten Kernveränderungen noch weitgehend normal aussehen.Die karyorrhektischen Kernveränderungen werden als Folge einer 'Entmischung des Karyoplasmas gedeutet, für die eine Dehydratation der DNS-tragenden Chromosomenstrukturen verantwortlich gemacht wird. Auch das Sichtbarwerden und das Verklumpen der 'Interchromatingranula wird auf eine Dehydratation zurückgeführt.

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Summary The intravital caryorrhexis in the exocrine pancreas of the mouse was studied by means of light- and electron microscopy after fixation with osmium and formaldehyde. During caryorrhexis the caryoplasm segregates into chromatin and caryolymphe (interchromatinic substance). In contrast to normal intermitotic nuclei both fixations result in a very similar picture of the typical caryorrhectic nuclei. The chromatin is concentrated in dense caps associated with the nuclear envelope. Except those dense caps and apart from the nucleolus the whole nucleus is occupied by the light caryolymphe. In this area the so-called interchromatinic granules (200–250 Å) become clearly visible, isolated or in dense clumps. The nucleolus, the fine structure of which has not remarkably changed, can be found either isolated or in touch with the chromatin caps. During advanced segregation of the caryoplasm the nuclear envelope was found to be either unimpaired or had disappeared for variable lenghths. In the final stage of caryorrhexis several chromatin clumps — partly confined by fragments of the nuclear envelope — are distributed irregularly within the cell. Even in the case of pronounced nuclear changes the cytoplasmic structures may appear almost unaffected.It is assumed that the nuclear changes during caryorrhexis are due to a segregation of the caryoplasm, caused by dehydration of the DNA-carrying chromosome fibrils. Also dehydration is made responsible for the appearance and clumping of the interchromatinic granules.

     

Organismen als Holismen

Zusammenfassung Ziel der Abhandlung ist die Untersuchung der grundlegenden Prinzipien einer autonombiologischen Kausalität. Wenn die Biologie in autonomer Weise auf ihr gemässe Prinzipien gegründet werden soll —wie das die Physik in ihrer Sphäre auch durchgeführt hat —, dann muss das biologische Denken sich zunächst von einem Idol befreien, das ihr von der klassischen Physik aufgezwungen ist. Das ist der Begriff des Mechanismus, der bei seiner Schaffung gewiss von grossem Werte auch für die Biologie gewesen ist, der aber heute dem biologischen Denken grossen Schaden dadurch zufügt, dass er es in eine ihm völlig fremde Richtung zwängt.Die Organismen und alle ihre Organe von der einfachsten Zellorganelle bis zum komplexesten Organsystem sind aber keine Mechanismen sondern Holismen (Smuts). Es wird versucht, die wesentlichen Kriterien des Holismusprinzips zu bestimmen. Zunächst gilt für sie das Axiom von v.Ehrenfels, demzufolge jeder Holismus mehr ist als die Summe seiner Teile. Das wird im einzelnen genauer analysiert. Weiterhin gilt für Holismen das Kompensationsprinzip vonGoethe. Damit im Zusammenhang stehen die Prinzipien der spezifischen Energie vonJohannes Müller, das Prinzip vonRedi (Omne Vivum ex Vivo), das Prinzip vonVernadsky über die Konstanz der Biosphäre, das Prinzip der phylogenetischen Kompensationen und das Prinzip von der Ektropie der Biosphäre.Alle diese Prinzipien werden im einzelnen diskutiert und analysiert. In engstem Zusammenhang miteinander bilden sie ein autonomes Axiomengefüge für die Biologische Erkenntnis, durch welches wiederum die eigentümlich biologische Kausalität charakterisiert ist. Genau in diesem Sinne sind Holismen verae causae (Smuts).

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Contenido El presente ensayo tiene por fin supremo la investigación de los principios basicos de una autónoma causalidad biologica. Si se quiere fundar la Biologia en sus propios principios autónomos —como se lo ha hecho también con la Fisica misma —, entonces será primeramente necesario que la Biologia se delibera de una ideologia completamente extraña para ella, la cual la Fisica clásica le ha transferido. Esto es el concepto del mecanismo, que en su origin ha sido de gran valor también para la Biologia, pero que hoydia produce enorme daño a la Biologia.Los organismos y todos sus órganos de la mas simple organela celular hasta el mas complicado sistema de órganos sin embargo de ninguna manera no son mecanismos sino al contrario holismos (Smuts). Ahora se ensaya de determinar los criterios esenciales del principio del holismo. Primero es valido para los holismos el axioma de v.Ehrenfels que dice que cada Organismo representa más que la suma de sus partes. Además vale para holismos el principio de la compensación deGoethe. Con esto están relacionados los principios de la energia especifica deJuan Müller, el axioma deRedi (Omne Vivum ex Vivo), el principio deVernadsky acerca de la constancia de la biósfera, el principio de las compensaciones filogenéticas y el principio de la ectropia de la biósfera.Todos los mencionados principios y axiomas serán discutidos y analizados en sus particularidades. En su conjunto representan ellos un sistema de axiomas autónomos para el conocimiento biológico, el cual como tal caracteriza también la asi llamada causalidad biologica. Precisamente en tal sentido son los holismos verae causae (Smuts).

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Diese Abhandlung ist Herrn Prof. Dr. v.Buddenbrock in Verehrung zum 70. Geburtstag dargebracht.     

Host plant related properties of the antennal olfactory system in the oak flea weevil, Rhynchaenus quercus. Electroantennogram study

Electroantennogram (EAG) recordings from the antennae of a highly specialized phytophagous species — the oak flea weevil, Rhynchaenus quercus L. — revealed two general properties of its antennal olfactory system: (1) a high and to some extent selective sensitivity to chemotaxonomically nonspecific compounds, namely the so-called general green leaf volatiles as well as to geraniol and linalool, (2) a lack of marked differences in the general excitation level caused by stimulation with vapours from leaves of both host plants and non-host plants. It was also observed, that the shapes of EAG's evoked by vapours from cut leaves and general green leaf volatiles differed from those elicited by corresponding concentrations of geraniol and linalool, where recovery was distinctly slower.The results of EAG tests suggest that the general green leaf volatile complex is important in host-odour perception by the oak flea weevil. A possible function of these compounds in host-plant odour discrimination is discussed.

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Zusammenfassung Elektroantennographische Aufzeichnungen an Fühlern einer hochspezialisierten phytophagen Art, des Eichenblattflohs Rhynchaenus quercus L. zeigten zwei allgemeine Eigenschaften des Geruchsystems der Antennen:Erstens ist eine hohe und teilweise selektive Empfindlichkeit auf chemotaxonomisch nicht spezifische Verbindungen, besonders auf die allgemeinen Blattgründämpfe wie auch auf Geraniol und Linalool vorhanden.Zweitens fehlen ausgeprägte Unterschiede im allgemeinen Erregungsniveau hervorgerufen durch flüchtige Stoffe von Wirtspflanzen einerseits und Nichtwirtspflanzen andererseits. Es wurde auch beobachtet, dass die Form der EAGs hervorgerufen durch zerschnittene Blätter oder allgemeine Blattgründämpfe verschieden war von denjenigen verursacht durch Geraniol und Linalool, wo die Erholung eindeutig langsamer war.Die Resultate der EAG deuten darauf hin, dass der Komplex der allgemeinen Blattgründämpfe wichtig ist bei der Wahrnehmung der Wirtspflanzengerüche durch Rhynchaenus quercus. Eine mögliche Funktion dieser Verbindungen bei der Erkennung der Wirtspflanzen wird diskutiert.

     

The periodic acid-schiff reaction in neutrophil leukocytes-influence of fixation and amylase digestion

Summary The periodic acid-Schiff (PAS) reaction in normal human neutrophil leukocytes was studied morphologically and microspectrophotonietrically after different fixation methods and after treatment with -amylase and -amylase.The best fixation methods with respect to the morphological distribution of the stain and to the quantitatively measured amount of PAS positive material preserved in the cells were fixation with absolute methanol, absolute ethanol, acetic alcohol formalin and Rossman's fluid as well as fixation by freeze substitution. The amount of PAS reactive material in the cells after these fixation methods was in the same range as in unfixed cells covered with a semi-permeable formvar membrane. The PAS positive material could be removed by treatment with -amylase after most fixatives, the most important exception being acetic alcohol formalin, after which fixative no reduction was obtained in the amount of PAS positive material. This may be due to the fixative creating an -amylase resistant protein-glycogen binding, -amylase digestion gave only a slight reduction in the amount of PAS reactive material.The results indicate that the main part of the PAS reactive material in normal human neutrophil leukocytes consists of glycogen. It is probably preserved to about 90 per cent or more by the above mentioned fixatives.

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Zusammenfassung Die Perjodsäure-Schiff-(PAS-)Reaktion in normalen menschlichen neutrophilen Leukocyten wurde morphologisch und mikrospektrophotometrisoh nach verschiedenen Fixierungen und nach - und -Amlyase-Behandlung untersucht.Die besten Fixierungsmittel waren — in Hinsicht auf die Verteilung und die quantitativ bestimmbare Menge der erhaltenen PAS-positiven Substanz — absolutes Methanol, absolutes Äthanol, acetic-alcohol-formalin und Rossmans Fixierungsmittel. Fixierung mittels Gefrier-Substitution hat sich ebenfalls bewährt.Die Menge der nachweisbaren PAS-positiven Substanz lag nach diesen Vorbehandlungen in der gleichen Größenordnung, wie bei nicht fixierten, mit einer semipermeablen Formvarmembran überzogenen Zellen.Die PAS-positive Substanz war durch -Amylase-Behandlung nach den meisten Fixierungen entfernbar; die wesentliche Ausnahme bildet acetic-alcohol-formalin, hiernach war keine Entfernung der PAS-positiven Substanz möglich. Die Ursache wird in einer -Amylase-resistenten Protein-Glykogen-Bindung gesehen. -Amylase führte zu einer nur geringfügigen Abnahme PAS-positiven Materials.Die Ergebnisse zeigen, daß der größere Teil des PAS-positiven Materials in normalen menschlichen Leukocyten Glykogen ist. Es wird mindestens zu 90% durch die oben erwähnten Methoden fixiert.

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This work has been supported by grants from the Swedish Medical Research Council and the Wallenberg Foundation.

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The Fibrinogen was kindly supplied by the Kabi AB, Stockholm, Sweden.     

Ecology and experimental biology

Summary 1. The definition of the word ecology is considered and the difficulties — both practical and theoretical — associated with a precise formulation outlined.2. Ecology as the study of systems consisting of components, or variables, each made up of a number of vectors is discussed.3. A comparison of the difficulties inherent in the definition with those — less apparent — in abiotic systems is made.4. The meaning of the word experimental is considered and its relation to a series of transformations on a biological system discussed.5. The meaning — in the restricted sense determined by the definitions given — of experimental ecology and the practical problems it poses are dealt with in some detail.6. The meaning of experimental biology and its relation to experimental ecology, as defined above, is discussed in relation to plant and animal systems.7. The future of ecology — experimental and otherwise is discussed.8. The increase in information will call for a greater integrative approach and the possible ways by which this can be achieved are outlined, particularly as they relate to the marine biological sciences.

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Ökologie und experimentelle Biologie

Kurzfassung Der Begriff Ökologie wird erörtert und die praktischen sowie theoretischen Schwierigkeiten aufgezeigt, welche einer präzisen Definition im Wege stehen. Ökologie wird als ein Forschungsgebiet aufgefaßt, das sich mit dem Studium von Systemen beschäftigt, welche aus Komponenten oder Variablen bestehen, von denen jede wieder eine Anzahl von Vektoren enthält und Vergleiche mit abiotischen Systemen anstellt. Die Bedeutung des Wortes experimentell wird erörtert und dessen Beziehung zu einer Serie von Transformationen an einem biologischen System diskutiert. Eingehende Überlegungen werden dem auf Grund der gegebenen Definitionen eingeschränkten Begriffsinhalt experimentelle Ökologie und den praktischen Problemen gewidmet, welche dieses Forschungsgebiet uns aufgibt. Die Konotation des Terminus experimentelle Biologie wird behandelt und die Beziehung zwischen experimenteller Biologie und experimenteller Ökologie im Hinblick auf Pflanzen- und Tiersysteme diskutiert. Die Zukunft der Ökologie — experimentell und nichtexperimentell — bedarf besonderer Aufmerksamkeit. Das ständige Anwachsen der pro Zeiteinheit produzierten neuen Informationen macht eine stärkere Integration erforderlich; Vorschläge, wie dies erreicht werden könnte, werden vorgelegt, und zwar unter besonderer Berücksichtigung meeresbiologischer Aspekte.

     

Identification of a 18/21 translocation with Klinefelter's syndrome by G-band patterns

Summary Report of the case of a boy, presently 9 years old, who showed symptoms of an 18p- syndrome, which was proven cytogenetically to be a Klinefelter syndrome with 18/21 translocation. The chromosome examination was conducted with the G-banding technique. The findings according to the nomenclature of the Paris Conference of 1971 are: 46,XY, +(X),t(18qtercen21qter).

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Zusammenfassung Es wird über einen jetzt 9 Jahre alten Knaben berichtet, bei dem die Symptome eines 18p-Syndroms bestehen und cytogenetisch ein Klinefelter-Syndrom mit 18/21-Translokation nachgewiesen wurde. Die Untersuchung der Chromosomen erfolgte mit der G-Banden-Technik. Bei Benutzung der Nomenklatur der Paris Conference 1971 heißt der Befund: 46,XY,+(X),t(18qtercen21qter).

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Professor W. Hirsch died on Febr. 8, 1974.     

Die Aktivit?tsperiodik bei V?geln mit und ohne dunklem Schlafkasten

Zusammenfassung In 2 Versuchsserien wurden Kohlmeisen(Parus major) und japanische Möwchen(Lonchura striata var.domestica) einzeln und schallisoliert gehalten. In der ersten Versuchsserie, in der alle Vögel einen dunklen Schlafkasten hatten, wurde der Einfluß der Beleuchtungsstärke auf die Periode () der Hüpfaktivität und auf das Verhältnis von Aktivitätszeit zu Ruhezeit ( : -Verhältnis) untersucht. Sowhol Kohlmeisen als auch japanische Möwchen folgen der Regel, daß mit wachsender Beleuchtungsstärke die Periode kürzer und das : -Verhältnis größer wird.In der 2. Serie wurde der Einfluß Ruhe im dunklen Schlafkasten auf die Periodenlänge und auf das : -Verhältnis untersucht. Es wurden die Messungen aus Bedingung 1 (der Vogel hat einen dunklen Schlafkasten zur Verfügung) mit den Messungen aus Bedingung 2 (der Vogel hat keinen oder einen hellen Schlafkasten zur Verfügung) verglichen. Das Ergebnis bei Kohlmeisen entspricht den Befunden bei konstantem Licht verschiedener Intensität. Unter Bedingung 1 ist länger und das : -Verhältnis kleiner als in Bedingung 2. Das Ausmaß der Änderung von nach Fortnahme des dunklen Kastens ist unabhängig von der Periodenlänge in Bedingung 1. Das Ausmaß der änderung von : ist unabhängig von a : in Bedingung 1, jedoch schwach negativ korreliert mit der Periodenlänge in Bedingung 1.Bei japanischen Möwchen entsprechen die Ergebnisse dieser Versuchsserie nicht der Regel für tagaktive Vögel. Mit Benützen des dunklen Schlafkastens ist kürzer als ohne den Schlafkasten. Ohne den Schlafkasten ist etwa 24 Std. Das : -Verhältnis ist in Bedingung 1 unter bestimmten Voraussetzungen kleiner als in Bedingung 2. Das Ausmaß der Änderung von nach Fortnahme des Kastens ist mit der dazugehörigen Periode in Bedingung 1 hochsignifikant korreliert (Regressionskoeffizient b=-1.01, Korrelationskoeffizient r=0.89). Ebenfalls ist das Ausmaß der Änderung von : nach Fortnahme des Kastens mit : aus Bedingung 1 korreliert; es scheint, als würde ein bevorzugtes : -Verhältnis von etwa 2.0 eingeregelt.Die Ergebnisse werden im Hinblick auf 4 Punkte diskutiert: 1) Das circadiane System arbeitet innerhalb eines engen Bereiches von - und : -Werten optimal. 2) Der Optimalbereich wird bevorzugt unter ungünstigen Bedingungen angestrebt. 3) Der Entzug des dunklen Schlafkastens belastet japanische Möwchen mehr als Kohlmeisen. 4) Bei japanischen Möwchen wird in Bedingung 1 durch fortplfanzungsphysiologischen Einfluß verkürzt.

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Circadian activity rhythms of birds with and without a dark nest box

Summary Perch-hopping activity of Great tits(Parus major) and Bengales finches(Lonchura striata domestica), housed individually in soundproof boxes, was studied in two series of experiments. In the first series all birds had access to a dark nest box, in which they retired during their subjective night. In this experiment the effect of light intensity on the freerunning circadian activity rhythm was investigated. Both Great tits and Bengalese finches obey the circadian rule by responding to an increase in light intensity with shortening the circadian period () and with an increase of the ratio of activity time and rest time ( : ).In the second series of experiments the influence of sleeping in the dark nest box on both circadian period and : -ratio was studied. The results of two experimental conditions — without and with access to a dark nest box — were compared. In the Great tits, the results are in agreement with the effect of light intensity: when a dark nestbox is available, is longer and the : -ratio is smaller than in the absence of a nest box. The magnitude of the change in free-running period after removal of the nest box is independent of the original value of ; the amount of change : -ratio is likewise independent of the original : -ratio, but is weakly correlated to the original .InLonchura striata var. domestica, removal of the dark nest box leads to a lenghtening of the free-running period to about 24 hours; the : -ratio is smaller in the presence of a dark nestbox, if certain other conditions are fulfilled. The magnitude of the change in after removal of the nest box is highly correlated to the original free-running period (r=-0.89) in such a way that, without nest box, the period approaches a value of 24 hours. Also, the amount of change in : -ratio due to nest box removal is negatively correlated to the original : -ratio. A probably preferred : -ratio of 2.0 is adopted.These results are discussed in the view of 4 points: 1) The circadian system operates at its optimum within a narrow range of - and : -values. 2) This optimal range is especially adopted when conditions become adverse. 3) Removal of the dark nest box results in a more stressful situation for Bengalese finches than for Great tits. 4) In the Bengalese finches, is shortened in the presence of a nest box due to effects on reproductive physiology.

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Herrn Prof. Dr. JürgenAschoff zum 60. Geburtstag gewidemt.