Evaluation of microbial testing methods for the mutagenicity of quinoline and its derivatives

Using the mutational enhancement method and the Ames test, the mutagenicity and potential carcinogenicity of quinoline and its derivatives were determined and compared. Quinoline, 8-hydroxyquinoline, 5-hydroxyquinoline, 8-hydroxyquinoline sulfate, 6-nitroquinoline, 8-nitroquinoline, and 3-methylquinoline were mutagenic in the Ames direct plating test on TA 98 and TA 100 with activating system (S-9) from the rat liver. These compounds were not mutagenic in the mutational enchancement test onEscherichia coli HCR+ strain. 5,7-Dichloro-8-hydroxyquinoline, isoquinoline, and 2-chloroquinoline were nonmutagenic without or with S-9 in both the Ames and mutational enhancement test system. The compounds chloroquine, primaquine diphosphate, quinine hydrobromide, quinine hydrochloride, quinine lactate, quinine urea hydrochloride, quinine ethylcarbonate, quinine dihydrochloride, beta quinine quinine valerate, and quinine glycerophosphate were nonmutagenic with and without S-9 in the Ames test but mutagenic (20–60 g/ml) in the mutational enhancement test method onEscherichia coli HCR+ strains. The observations reported here point out that the Ames test responds negatively to several quinoline derivatives that are positive in the mutational enchancement test method.     

Das organische Gerüstwerk der Kalkschale des Schwanen-Eies

Zusammenfassung Kegel und Säulen der Schwanen-Eischale hinterlassen am Querschliff nach Entkalkung mit EDTA organisches (mucoproteides) Material als ein zusammenhängendes Gerüst, das sich mit Thionin metachromatisch färbt; ohne Demineralisierung oder wenigstens Anätzung bleibt Thionin an Schliffen und Bruchkanten der Schale wirkungslos. Das Lichtmikroskop zeigt an Schliffen nichts von dem organischen Material, es wurde während des Kristallwachstums fein zerteilt in Gitterlücken des Schalencalcits eingeschlossen. Es findet sich am stärksten angehäuft an den äueren und inneren Oberflächen der Kristall-individuen. In den Kegeln ist das Gerüst radial ausgebildet als die Loculi der Keile, und konzentrisch geschichtet, entsprechend den Lagen der Globularinklusionen, um deren jede herum Verdichtung der organischen Substanz statthat. In den inneren Säulen folgt das organische Gerüst dem Rhombenmuster; die äueren Säulen sind arm an organischer Substanz, hier verbleibt nach der Entkalkung eine dünne laterale Oberflächenschicht.

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Summary The cones and columns of the swans egg shell leave behind after decalcification with EDTA an organic (mucoproteid) material in form of a continuous frame work stainable metachromatically with thionine. Without demineralisation or at least etching, thionine proves ineffectual in ground sections or breaking edges of the shell. In ground sections the light microscope demonstrates nothing of the organic material: it was inclosed during the crystal growth in submicroscopical lattice gaps of the calcite individuals. The organic material is chiefly accumulated in the outer and inner surfaces of the crystals. In the cones the organic frame work is developed radially as the loculi of the wedges and concentrically layered corresponding with the globular inclusions, concentrated in the circumference of each. In the inner columns the organic material follows to the rhomb pattern. The outer columns after decalcification only leave behind a thin lateral organic sheath.

     

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.     

Erfahrungen mit einer bisher verkannten Varietät des Farbensinns und Folgen für Theorie und Praxis

Zusammenfassung Es gibt Männer, die mit dem Nagelschen Anomaloskop untersucht als protanop befunden und daraufhin für rotgrünblind erklärt werden, die aber im täglichen Leben nicht nur rote Kleidungsstücke unmittelbar als rot erkennen, sondern auch Verkehrslichter ohne weiteres als rot bzw. grün wahrnehmen. Die Träger dieser bisher verkannten Varietät des Farbensinns unterscheiden sich von voll farbentüchtigen Männern durch eine wesentlich höhere Schwelle ihres Rotgrünsinns; sie ist X-gekoppelt erblich.Die Dreifarbentheorie ist unhaltbar, weil sie mit dem Vorkommen echter Rotgrünblindheit, bei der als Grundfarben nur Gelb und Blau wahrgenommen werden, unvereinbar ist. Normal Farbentüchtige sollte man daher nicht wie bisher normale Trichromate nenne; denn sie können vier Grundfarben (Rot, Gelb, Grün, Blau) wahrnehmen; sie sind also Tetrachromate. Ein solcher Terminus erübrigt sich aber. Nachdem die Dreifarbentheorie und mit ihr die Trichromaten erledigt sind, genügt die Bezeichnung normal Farbentüchtige.

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Experience with a formerly mistaken variety of color vision. Theoretical and practical consequences

Summary Some men are thought to be protanopes if studied with Nagel's anomaloscope, yet they are not only able to recognise in everyday life red clothing immediately as red, but also see traffic lights as red and green, respectively. Men affected with this formerly mistaken variety of colour vision differ from those with normal colour vision by their higher threshold of red-green perception. The variety is X-linked.The three-colour theory cannot be reconciled with the existence of genuine redgreenblindness, in which the only basic colours seen are yellow and blue. Persons with normal colour vision should not be called normal trichromates, as they perceive four basic colours red, yellow, green and blue. They are tetrachromatic. This term is unnecessary, however. As the three-colour theory and the expression trichromate are obsolete, it is sufficient to refer to normal colour vision.

     

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     

Meiotic analysis ofElymus caucasicus,E. longearistatus,and their interspecific hybrids with twenty-threeElymus species (Triticeae,Poaceae)

Interspecific hybridizations were carried out between the two tetraploidsElymus caucasicus andE. longearistatus, and 23 tetraploids and hexaploids ofElymus containing SH, SY, SYH, and SYW genomes and representing various geographical regions. Meiotic pairing was studied in the two target species and their hybrids. It is concluded from this study that (i) interspecific hybridization is fairly easy to perform although strong reproductive barriers exist between the species; (ii)Elymus caucasicus andE. longearistatus are allotetraploids, and share the diverged SY genomes; (iii) the divergence of SY genomes is correlated with the geographic distance between theElymus spp. studied.     

Cytological analysis on the distribution and origin of the alien chromosome pair conferring blue aleurone color in several European common wheat (Triticum aestivum L.) strains

Summary Meiotic chromosome pairing and Giemsa C-banding analyses in crosses of several European blue-grained wheat strains with Chinese Spring double ditelosomic and other aneuploid lines showed that Triticum aestivum Blaukorn strains Berlin, Probstdorf, Tschermak, and Weihenstephan are chromosome substitutions, in which the complete wheat chromosome 4A pair is replaced, whereas the strains Brünn and Moskau are 4B substitutions. The alien chromosome pair in all of these strains is an A genome chromosome (4A) from diploid Triticum monococcum or T. boeoticum not present in common tetraploid and hexaploid cultivated wheats. The Blaukorn strain Weihenstephan W 70a86 possesses, in addition to a rye chromosome pair 5R compensating for the loss of part of chromosome 5D, a 4A/5DL translocation replacing chromosome pair 4B of wheat.     

The cytology of phytophthora infestans

Summary Phytophthora infestans has three kinds of somatic nuclei: an oval shaped nucleus (approx. 3.1×2.7 ) which stains diffusely except for a crescent shaped Feulgen positive cap which stains intensely; a granular nucleus whose contents are organized into a fairly constant number of stained bodies, and, a deeply staining condensed nucleus. The capped nucleus is thought to be metabolic or resting and the granular nucleus is thought to be dividing as it is most commonly found in hyphal tips. Attenuated forms of all three kinds of nuclei are found.Nuclear division is mitotic and intranuclear. Eight—ten chromosomes are seen at metaphase.Sporangia have a mean of 6.3 nuclei which is constant for age and strain of culture. Sporangia become multinucleate as a result of nuclear migration and not by division in the developing sporangium. Zoospores are usually uninucleate.The nuclear cap is persistent throughout nuclear division when it also divides. It is associated with flagella production and nuclear migration and has some of the properties of a blepharoplast.     

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.     

Histochemical investigations on the human fetal subcommissural organ

Summary A histochemical and ultrastructural study was carried out on subcommissura organs from 42 human embryos and fetuses in order to characterize some large granulesTypical granules make their appearance in the rostral hypendymal region of the subcommissural organ (SCO) in fetuses of about 50 mm CRL. Although they appear in other SCO-regions later, the highest number of granules is always located towards the pineal gland.Typical granules are of spherical shape with a diameter of about 2 microns. The various histochemical reactions reveal a reactivity which differentiates the shell of the granules from the granule interior. Nucleoproteins are present in the shell together with phospholipids and/or lipoproteins. The interior of the granules can contain different materials such as glycogen or lipid or neurosecretory substance. Ultrastructural observations show that a granule consists of whorls of endoplasmic reticulum sparsely studded with ribosomes surrounding an interior containing either lipid or lipoprotein inclusions, large amounts of glycogen or simply cytoplasm.It is suggested that the concentric lamellar organelle (CLO) is a morphological entity that might be involved in secretory processes rather than being the secretory granules themselves.This work was supported by a grant from Statens almindelige Videnskabsfond, Copenhagen.     

Dense-core vesicles in motor nerve terminals

Summary Motor nerve terminals on white and intermediate muscle fibers of the Atlantic hagfish (Myxine glutinosa, L.) contain translucent synpatic vesicles and about 1–2% dense-core vesicles. Terminals on red muscle fibers contain up to 40% dense-core vesicles with diameter 800–1100 Å. Examinations for formaldehyde-induced fluorescence indicate yellow fluorescence (5-HT ?) apparently corresponding with terminal axons on red muscle fibers in craniovelar muscles. Possibly red muscle fibers of Myxine receive monoaminergic innervation.The author is indebted to Dr. Finn Walvig, Biological station, University of Oslo, Drøbak, for supply of hagfishes.     

Die Hypokotylfarbe als Markierungsfaktor von Genomstufen der Zuckerrübe

Zusammenfassung In zunehmendem Maße werden anisoploideBeta-Rübensorten angebaut, deren zytologische Kontrolle zwecks Feststellung der Genomstufenprozentanteile recht arbeitszeitaufwendig ist. Übereinstimmend mit polnischen Autoren wurde festgestellt, daß die Hypokotylfarbe ein geeigneter Markierungsfaktor für die einzelnen Genomstufen darstellt. Kreuzt man tetraploide Pflanzen, die ein grünes Hypokotyl besitzen, mit diploiden Pflanzen, die ein rosa Hypokotyl aufweisen, so erhält man von dem tetraploiden Partner tetraploide grüne und triploide hellbraune, von dem diploiden Partner diploide rosa und triploide hellbraune Nachkommenschaften. Die in bezug auf die Hypokotylfarbe heterozygoten Pflanzen kann man demnach von den homozygot grünen und homozygot rosa Individuen unterscheiden. Die Kreuzung diploid grünxtetraploid rosa ist für diese Zwecke nicht brauchbar, da sich die triploiden Heterozygoten mit einem grünen und zwei rosa Allelen in der Hypokotylfarbe nicht deutlich von den homozygoten rosa Pflanzen abheben. Auf die Bedeutung dieser Markierungsmöglichkeit für bestimmte Forschungsprobleme, die Züchtung und die Saatgutkontrolle wird hingewiesen.     

Further cytogenetic analyses of the Croatian triploid shallot “Ljutika” (Allium cepa var.viviparum, Alliaceae) and its comparison with the Indian triploid “Pran”

Feulgen and silver-stained karyotypes and meiosis of two triploid viviparous onion forms (Allium cepa var.viviparum), the Croatian Ljutika and the Indian Pran, were comparatively analyzed. The results of chromosome measurements show that Ljutika and Pran are karyologically not identical, although significant similarities were found in the morphology of their chromosomes. Five geographically distant clones of Ljutika showed good agreement in the number and gross morphology of the chromosomes and in the number and position of NORs and interphase nucleoli. Heterotrivalents were predominant in meiosis of Ljutika but a relatively high frequency of higher multivalents together with univalents and bivalents were also observed. The relationship between Ljutika and Pran and their possible origin are discussed.     

Protoplasmic streaming in the giant unicellular green algaAcetabularia mediterranea

Summary Protoplasmic Streaming inAcetabularia mediteranea has been studied by microcinematography in 1. germinating zygotes, 2. germlings before the differentiation of rhizoids and apices, 3. young cells with rhizoids and apices, 4. vegetative cells-several centimeters in length, 5. cells with a maximum sized cap, containing secondary nuclei, and 6. cells after cyst formation. Intracellular transport is found to occur at a network-system of thin filaments and at a different system of headed streaming bands. At the network of filaments chloroplasts are found to move at a velocity of 1–2 m/sec. Headed streaming bands move along the filaments and may lead without interruption from the rhizoid to the apex of the cell andvice versa. The front zone of the streaming bands is occupied by a leading cytoplasmic head-structure. Small vesicles, polyphosphate granula and secondary nuclei are the predominant moving structures in headed streaming bands. The velocity of these particles is found to be 3–11 m/sec. The filament system is found during all developmental stages. Headed streaming bands are undetectable in germinating zygotes and develop from small cytoplasmic droplets in germlings to broad heavily loaded bands in the huge vegetative cell.Transport of secondary nuclei by headed streaming bands is not observed during mitotic divisions and after cyst formation, though moving bands are still present for several weeks after cyst formation.     

Interpretation of metameric architecture in dominant shrubs of the Chilean matorral

Summary The seasonal progression of phenophases in 21 shrub species of the Chilean matorral was analyzed. Five modules or basic units that are responsible for the aboveground architecture of the plants were characterized. These modules appear to be organized in seven different spatial arrangements. In drought-deciduous species a module type with an absolute short shoot with limited apical growth, leafy or spiny, predominated. In evergreen species long shoot and temporal leafy short shoot module types were more frequent. The spatial arrangement of morphologically different modules and the temporal sequence of their formation allow a dynamic interpretation of the modular architecture of the plants.     

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.

     

A model for light adaptation: Producing Weber's law with bleaching-type kinetics

An adaptation model having two stages is introduced and its mathematical properties are examined. The two stages are the adaptive process (parameter K _b), which has bleaching-type kinetics, and the response function (parameters K _r and n), which incorporates response saturation. In order to study the increment threshold functions generated by the adaptation model the concept of a detector is required. It is demonstrated that without an adaptive process the compression hypothesis, in the form of the difference equation, produces increment threshold functions which saturate and do not obey Weber's law. It is then shown that an adaptive process with bleaching-type kinetics can prevent saturation and produce Weber's law behavior provided that the adaptive strength of the system exceeds the detector sensitivity.     

Zur Feinstruktur von Cuticula und Epidermis beim Flußkrebs Orconectes limosus während eines Häutungszyklus

Zusammenfassung Die Cuticula an der Innen- und Außenseite der Branchiostegite des Flußkrebses besteht wie für Arthropoden üblich aus Epi- und Procuticula. Sowohl die Epicuticula als auch die Procuticula von Innen- und Außenseite unterscheiden sich im Feinbau wesentlich voneinander. An der Innenseite ist die Epicuticula einfach gebaut; Die Procuticula ist lamelliert und zeigt meist die bogenförmigen Muster von Mikrofibrillen. Die Epicuticula an der Außenseite weist in den in dieser Arbeit untersuchten Entwicklungsstadien einen sehr viel komplizierteren Feinbau auf, der in der Entwicklung gewissen Änderungen unterliegt. In der wiederum lamellierten Procuticula an der Außenseite sind die Mikrofibrillen zu Balken gebündelt. Die Ausrichtung der Mikrofibrillen dreht sich innerhalb einer Lamelle um 180°. Durch die Procuticula ziehen Fortsätze der Epidermiszellen, außerdem Stäbe der sog. Verbindungsstrukturen.Die Bildung der Cuticula an der Innenseite konnte weitgehend vollständig verfolgt werden; sie ist gut mit der Bildung der Cuticula bei verschiedenen Insekten vergleichbar.Die Bildung der Cuticula an der Außenseite konnte dagegen nur von Beginn der Abscheidung der Proouticula bis zur Häutung verfolgt werden. Kurz vor Beginn der Cuticulaabscheidung kommt es in den Epidermiszellen zu einer stärkeren Entwicklung des rauhen ER. Während der gesamten von uns verfolgten Bildungsstadien sieht man Vesikel mit dichtem Inhalt besonders in der Nähe des Zellapex. Sie geben anscheinend hier ihren Inhalt, Cuticulamaterial, nach außen ab. Sie stammen wohl aus Golgibereichen. Auch Stachelsaumbläschen (coated vesicles) kommen regelmäßig vor, deren genetischer Zusammenhang mit multivesikulären Körpern diskutiert wird. Bei der Abscheidung der fibrillären Cuticulasubstanzen spielen besondere Differenzierungen der Zell oberfläche, — kappenartige Verdichtungen der Zelloberfläche, meist an der Spitze kleiner Mikrovilli — eine wesentliche Rolle.

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The ultrastructure of cuticle and epidermis in the crayfish Crconectes limosus during a moulting cycle

Summary The cuticle of the inside and outside of the branchiostegites of the crayfish consists of an epicuticle and a procuticle — as common in arthropods. Concerning their ultrastructure epicuticle and procuticle differ essentially from each other on both the inside as well as the outside. On the inside the epicuticle is built plainly; the procuticle is laminated, and, mostly it shows the arched patterns of microfibrils. In those developmental stages investigated in this project the epicuticle of the outside shows a much more intricated ultrastructure, since during formation it is subject to certain changes. On the outside the procuticle is also laminated; the microfibrils are bundled up to bars. The alignment of those microfibrils within one lamella is twisted for 180°. The procuticle is penetrated by processes of epidermal cells and by rods of the so-called connecting structures.The formation of the cuticle on the inside was observed completely; it is comparable to the forming of the cuticle in several insects. However, the formation of the cuticle on the outside was only observed from the beginning of the procuticular development up to the moulting.Shortly before formation of the cuticle the development of rough ER in the epidermal cells seems to be intensified. In all of developmental stages observed there appear vesicles with dense contents mainly situated nearby the cell apex. At this site they evidently deliver their contents — cuticular materials — to the outside of the cell; they probably originate in the Golgi areas. There occur coated vesicles regularity, too; their genetic relation to multivesicular bodies is discussed. Special differentiation on the cell surface i.e. dome-like consolidations of the cell surface mainly placed at the tip of small microvilli are of great importance for the secretion of the cuticle substances.

     

Electrophoretic variation between class II molecules expressed on HLA-DRw8 homozygous typing cells reveals multiple distinct haplotypes

Two-dimensional (2D) gel electrophoresis of immunoprecipitated HLA-DR antigens from eight homozygous typing cells (HTC) expressing the HLA-DRw8 specificity revealed a clustering of polymorphic chain patterns into distinct electrophoretic variants. The variant patterns correlate with three discrete HLA-D clusters that are defined in the mixed leukocyte culture reaction (MLR) using DRw8-positive HTC. These HLA-D clusters have been provisionally designated Dw8.1, detected primarily in Caucasoids, Dw8.2, detected primarily in American Indians, and Dw8.3, detected predominantly in Orientals. All three HLA-Dw8.1 cell lines express a single DR-locus product as defined by immunoprecipitation with a DR-specific monoclonal antibody, P4.1. This DR chain is identical among the Dw8.1 cell lines and different from the DR chains of the Dw8.2 and Dw8.3 cell lines. Two separate Dw8.2 HTC express a shared DR chain that is slightly more basic than the 8.1 DR molecule; interestingly, one of these lines also expresses an additional DR-like chain not found in the other cells. Thus, the two lines defining the Dw8.2 cluster share one distinct class 11 molecule, but differ in another and therefore are not biochemically HLA-identical. Cells from the Dw8.3 cluster are likewise distinct from all other Dw8 clusters. One additional DRw8-positive HTC has been analyzed and found to be distinct from the Dw8.1, 8.2 and 8.3 clusters by both MLR and 2D gels. lmmunoprecipitates using monoclonal antibody 1B5 [anti-DR and anti-DQ(DS)] identify additional polymorphic class II variants among the cell lines tested. These data indicate that HLA-DRw8 is a public serologic specificity present on class II molecules expressed on multiple distinct haplotypes. These haplotypes differ from each other in expression of polymorphic class II molecules encoded by at least two HLA loci. They also differ in HLA-D, even though they all type as HLA-DRw8 homozygous. In Dw8.2, variation in expressed chains is not reflected in variation in HLA-D, indicating that MLR, as well as serologic typing, does not detect the full degree of allelic polymorphism within HLA.