Lernen und Gedächtnis: Zelluläre und molekulare Grundlagen

Learning and memory are a key issue of current neuroscience research. Scientists from several disciplines have suggested that the processes of learning and memory are encoded via activity‐dependent changes in the strength of the synapse. As a result of this focus, a huge amount of effort has been invested in the understanding of cellular and molecular mechanisms behind these changes in synaptic efficacy. One phenomenon is that after repeated paring or high‐frequency stimulation synapses can be potentiated and that this enhancement of synaptic strength can last from hours to days (the so called long term potentiation, LTP). Apart from these functional changes it has recently been shown that structural changes at a synapse or in the number of synapses can be correlated with activity‐dependent processes involved in long‐term memory storage. A promising candidate molecule to link changes in function to changes in structure is the nerve‐growth factor BDNF (brain derived neurotrophic factor)     

Neutrale Mutationen und evolutionäre Fortentwicklung

Neutral mutation and evolutionary progress The process and causes of regressive evolution are still under debate. Contrary to DARWIN'S original assumption, Neo-Darwinian proponents make selection responsible for reduction. Biologically functionless structures like eye and pigmentation in cave animals deliver excellent material to study this problem. Comparison of regressive (eye, pigmentation, aggression, dorsal light reaction) and constructive traits (gustatory equipment, egg yolk content, feeding behavior) in epigean and cave fish (Astyanax fasciatus, Characidae) reveal a high variability of the regressive features in the cave forms. Contrary to this, the constructive traits are characterized by a low variability in epigean and cave fish. This difference is attributed to the lack of selection on regressive structures. The existence of an intermediate cave population between epigean and true cave fish of A. fasciatus makes possible the study of evolutionary rates. It is shown that the regressive traits do not evolve more quickly than the constructive ones do. On the contrary, constructive traits like egg yolk content are even more rapid because they are of great biological value in the cave biotope. Especially energy economy is claimed by Neo-Darwinists to play a decisive role as a selective force. Comparison of the development of epi- and hypogean larvae of A. fasciatus shows that the formation of a smaller and less differentiated eye in the cave specimens has no effect on body growth. Furthermore, even behavioral traits like aggressiveness, schooling, dorsal light reaction, or negative phototaxis, which all are not performed in darkness by the epigean ancestor, become genetically reduced in the cave fish. The principles of regressive evolution, loss of selection and increase in variability, play a central role in evolution in general. When biota with empty niches are colonized, stabilizing selection relaxes from the special adaptations to the niche inhabited before by the invading species. Variability may arise in these and is permitted as long as fitness is guaranteed. Such processes characterize adaptive radiation. Examples are given by the species flocks on isolated islands or in chemically abnormal lakes like those of the East African Rift Valley. Only secondarily, on the basis of the arisen variability, does directional selection promote the newly developing species into different niches. The loss of stabilizing selection is an important factor for the evolutionary process to be open for evolutionary progress.     

Aufnahme von Wasserdampf aus ungesättigter Atmosphäre und ihre ökologische Bedeutung bei mesostigmaten Milben

A number of mesostigmatic mites of diverse biologies and habitats absorb water vapour from unsaturated atmospheres. This includes haematophagous, predatory, saprophagous and polyphagous species. The lowest humidity at which vapour uptake is possible ranges from 76 to 97% r.h. depending on the species. The transpiration rates differ by a factor of 50 among different species. By means of sorption and transpiration the water content of the mites follows variations in the ambient humidity rather immediately. Uptake of atmospheric water compensates water losses of the mites. The critical equilibrium humidity of the mites marks the relative humidity of the ambient air at which sorption and transpiration counterbalance each other and at which the mites are capable of maintaining body water equilibrium. An oral site of vapour sorption is indicated. Sorption and transpiration are physiological parameters of ecological relevance related to increase of populations, survival and habitat preferences of these mites significant as parasites and biological control agents.     

Extrazelluläre Lipase aus Acinetobacter calcoaceticus

Cell-free growth liquor of Acinetobacter calcoaceticus 69-V contains an extracellular lipase. Its activity depends on growth phase and carbon source. During growth on acetate or succinate the activity ist low or zero, respectively. Growth on alkanes causes an increase in the extracellular lipase activity. Activity reaches maximum values during the exponential phase of growth which significantly decrease in the stationary phase During the growth on alkanes some surfactants (Tauroglycocholate, Triton X-405) stimulate the excretion of the enzyme and some other (Tween, Brij, Triton X-100) inhibit the lipase and growth of cells, respectively Air-water and alkane-water interfaces inhibit the lipase activity. During starvation of the bacteria grown on alkanes lipase is excreted in the starvation medium.     

Der Einfluß von Seehöhe und Länge der Vegetationszeit auf das cuticuläre Transpirationsvermögen von Fichtensämlingen im Winter

In Fortführung einer Arbeit über die cuticuläre Transpiration von Fichten und Zirben aus verschiedenen Höhenlagen am Patscherkofel wurden dreijährige Fichten ein Jahr vor Versuchsbeginn in 700 m (Niederung), 1950 m (Waldgrenze) und 2150 m (Krüppelgrenze) ausgesetzt. Zusätzlich verkürzten wir bei einem Teil der Pflanzen an der Waldgrenze die Vegetationszeit an deren Beginn künstlich um fünf Wochen, um für sie besonders ungünstige Entwicklungsbedingungen zu schaffen. Entwicklung und Ausreifung der Neutriebe wurden um so mehr verzögert, in je höherer Lage die Pflanzen standen und je kürzer die Vegetationszeit war. Der unterschiedliche Reifungsgrad der Triebe zu Beginn des Winters bewirkte deutliche Unterschiede in der Höhe der Cuticulartranspiration. Die Triebe, die sich in der Niederung (700 m) während der dort langen Vegetationszeit entwickelt hatten, gaben bei 15 °C und 43% rel. Luftfeuchte nach Spaltenschluß sowohl im Oktober als auch im Februar am wenigsten Wasser ab (3,8 bis 4,5 mg/g TG bzw. 3,9 bis 4,6 mg/dm² h), jene, deren Vegetationszeit wir verkürzt hatten, transpirierten am meisten (10,6 bis 13,9 mg/g TG bzw. 7,4 bis 9,7 mg/dm² h). Dementsprechend nahm auch der Wassergehalt der abgeschnittenen Triebe in der Klimakammer verschieden schnell ab. Trockenschäden traten um so schneller auf, je weniger ausgereift die Triebe waren. Im Februar z. B. hielten die abgeschnittenen Zweige aus 700 m bei den Versuchsbedingungen doppelt so lange aus (123 Stunden) als die mangelhaft entwickelten Triebe mit verkürzter Vegetationszeit (57 Stunden). Die unterschiedliche Höhe der cuticulären Transpiration beruht nur zum Teil auf einer verschiedenen Oberflächenentwicklung der Zweige; vorwiegend ist sie eine Folge verschiedener Transpirationswiderstände. Inwieweit die Dicke und Ausbildung der cuticulären Schichten hierfür entscheidend sind, bleibt noch zu untersuchen. Je kürzer und kühler die Vegetationszeit, die den Pflanzen zur Verfügung steht, desto schlechter können sie also die Wasserabgabe einschränken. Das ist der Hauptgrund dafür, daß bei der winterlichen Belastung des Wasserhaushaltes der Bäume oberhalb der Waldgrenze die Frosttrocknisschäden mit zunehmender Seehöhe rasch stärker werden und nach ungünstigen Sommern besonders stark in Erscheinung treten. Für das Überleben von Fichten an der Waldgrenze dürften drei Monate uneingeschränkter Aktivität der Pflanzen erforderlich sein. Die Experimente haben eine von Michaelis 1934 aufgestellte Hypothese über die physiologischen Ursachen der Wald- und Baumgrenze bestätigt.     

Primäre und sekundäre Chromosomenbasiszahlen beiOmphalodes

Zusammenfassung Aus der GattungOmphalodes konnten drei Chromosomenzahlen neu berichtet, zwei bestätigt und eine berichtigt werden. Die primäre Basiszahlx ₁=12 konnte wahrscheinlich gemacht werden; aus ihr haben sich sowohl Diploide als auch eine tetraploide Form entwickelt. Zwei abgeleitete Basiszahlen,x ₂=11 undx ₃=14, können durch absteigende, bzw. aufsteigende Dysploidie aus der primären Basis entstanden sein.