Phylogeny of muroid rodents: relationships within and among major lineages as determined by IRBP gene sequences

The rodent family Muridae is the single most diverse family of mammals with over 1300 recognized species. We used DNA sequences from the first exon ( approximately 1200bp) of the IRBP gene to infer phylogenetic relationships within and among the major lineages of muroid rodents. We included sequences from every recognized muroid subfamily except Platacanthomyinae and from all genera within the endemic Malagasy subfamily Nesomyinae, all recognized tribes of Sigmodontinae, and a broad sample of genera in Murinae. Phylogenetic analysis of the IRBP data suggest that muroid rodents can be sorted into five major lineages: (1) a basal clade containing the fossorial rodents in the subfamilies Spalacinae, Myospalacinae, and Rhizomyinae, (2) a clade of African and Malagasy genera comprising the subfamilies Petromyscinae, Mystromyinae, Cricetomyinae, Nesomyinae, and core dendromurines, (3) a clade of Old World taxa belonging to Murinae, Otomyinae, Gerbillinae, Acomyinae, and Lophiomyinae, (4) a clade uniting the subfamilies Sigmodontinae, Arvicolinae, and Cricetinae, and (5) a unique lineage containing the monotypic Calomyscinae. Although relationships among the latter four clades cannot be resolved, several well-supported supergeneric groupings within each are identified. A preliminary examination of molar tooth morphology on the resulting phylogeny suggests the triserial murid molar pattern as conceived by evolved at least three times during the course of muroid evolution.     

Evolutionary history of the most speciose mammals: molecular phylogeny of muroid rodents

Phylogenetic relationships between 32 species of rodents representing 14 subfamilies of Muridae and four subfamilies of Dipodidae were studied using sequences of the nuclear protein-coding genes Lecithin Cholesterol Acyl Transferase (LCAT) and von Willebrand Factor (vWF). An examination of some evolutionary properties of each data matrix indicates that the two genes are rather complementary, with lower rates of nonsynonymous substitutions for LCAT. Both markers exhibit a wide range of GC3 percentages (55%-89%), with several taxa above 70% GC3 for vWF, which indicates that those exonic regions might belong to the richest class of isochores. The primary sequence data apparently harbor few saturations, except for transitions on third codon positions for vWF, as indicated by comparisons of observed and expected pairwise values of substitutions. Phylogenetic trees based on 1,962 nucleotidic sites from the two genes indicate that the 14 Muridae subfamilies are organized into five major lineages. An early isolation leads to the clade uniting the fossorial Spalacinae and semifossorial Rhizomyinae with a strong robustness. The second lineage includes a series of African taxa representing nesomyines, dendromurines, cricetomyines, and the sole living member of mystromyines. The third one comprises only the mouselike hamster CALOMYSCUS: The fourth clade represents the cricetines, myospalacines, sigmodontines, and arvicolines, whereas the fifth one comprises four "traditional" subfamilies (Gerbillinae, Murinae, Otomyinae, and Acomyinae). Within these groups, we confirm the monophyly of almost all studied subfamilies, namely, Spalacinae, Rhizomyinae, Nesomyinae, Cricetomyinae, Arvicolinae, Sigmodontinae, Cricetinae, Gerbillinae, Acomyinae, and Murinae. Finally, we present evidence that the sister group of Acomyinae is Gerbillinae, and we confirm a nested position of Myospalacinae within Cricetinae and Otomyinae within Murinae. From a biogeographical point of view, the five main lineages spread and radiated from Asia with different degrees of success: the first three groups are now represented by a limited number of species and genera localized in some regions, whereas the last two groups radiated in a large variety of species and genera dispersed all over the world.     

Beiträge zur Entwicklungsgeschichte des sporogenen Gewebes der Gramineen und Cyperaceen. I.Zea mays

Zusammenfassung Auf Grund einer besonderen Zellteilngsfolge, die als mechanisch bedingt zu verstehen ist, ordnen sich die sporogenen Zellen beiZea mays so an, daß sie im Loculusquerschnitt wie die Sektoren eines Kreises um den Mittelpunkt herum liegen. Bei den folgenden Zellteilungen steht die Längsachse der Spindel den räumlichen Gegebenheiten entsprechend immer parallel, nie senkrecht, zur Antherenwand. Es erfolgen also keine Teilungen mehr in radialer Richtung, was im Zusammenwirken mit der Einstellung des Zellwachstums in antikliner Richtung bewirkt, daß die sporogenen Zellen im Zentrum des Antherenfaches auseinanderweichen und schließlich einen Hohlraum bilden.Die Pollenmutterzellen kleiden in einer Lage den Pollensack aus. Ihre Form ist ± stumpf-keilförmig, langgestreckt und die Längen ihrer drei Achsen verhalten sich ungefähr wie 321. Die längste Achse der Pollenmutterzellen und damit auch die Längsachse der Spindel der I. meiotischen Teilung steht immer parallel zur Antherenwand.Die Spindelanordnung der II. meiotischen Teilung erfolgt ebenfalls entsprechend den Raumverhältnissen. Die Spindeln stehen immer parallel zueinander, zur ersten Scheidewand und zur Antherenwand. Diese Art und Weise der Teilung führt dazu, daß die vier Zellen einer Tetrade sich in einer Ebene befinden und dem Tapetum anliegen. Auch nach der Isolierung der Mikrosporen wird diese Lage beibehalten.Die Auswirkung mechanischer Gesetzmäßigkeiten bei der Entwicklung des sporogenen Gewebes vonZea mays ist so stark, daß möglicherweise noch vorhandene andere Faktoren nur eine untergeordnete Rolle spielen.An dieser Stelle möchte ich Frau R.Wunderlich meinen besonderen Dank für mannigfache Beratung aussprechen.     

The bushlike radiation of muroid rodents is exemplified by the molecular phylogeny of the LCAT nuclear gene

Phylogenetic relationships among 40 extant species of rodents, with an emphasis on the taxonomic sampling of Muridae and Dipodidae, were studied using sequences of the nuclear protein-coding gene LCAT (lecithin cholesterol acyl transferase). Analysis of 804 bp from the exonic regions of LCAT confirmed many traditional groupings in and around Muridae. A strong support was found for the families Muridae (represented by 29 species) and Dipodidae (5 species). Compared with Sciuridae, Gliridae, and Caviomorpha, the Dipodidae family appeared the closest relative of Muridae, confirming the suprafamilial Myodonta concept. Within the speciose family Muridae, the first branching leads to the fossorial Spalacinae and semifossorial Rhyzomyinae. The remaining components of Muridae appear as a polytomy from which are issued Sigmodontinae, Calomyscinae, Arvicolinae, Cricetinae, Mystromyinae, Nesomyinae, and some Dendromurinae (Steatomys and Dendromus). This phylogeny is interpreted as the result of a bushlike radiation at the end of the early Miocene, leading to emergence of most living subfamilies. The separation between three additional taxa, Murinae, Gerbillinae, and "Acomyinae" (which comprises the genera Acomys, Deomys, Uranomys, and Lophuromys), has occurred more recently from a common ancestor issued from the main basal radiation. As previously shown by other molecular studies, the vlei rats, Otomyinae, are nested within Old World Murinae. In the same way, the zokors, Myospalacinae, appear strongly nested within the hamsters, Cricetinae. Finally, we propose a sister group relationship between Malagasy Nesomyinae and south African Mystromyinae.     

Gerbstoffidioblasten in der Scheide von Carex

Zusammenfassung In dem zweischichtigen Scheidenteil vielerCarex-Arten befinden sich dioblasten, die besondere, stark lichtbrechende Gerbstoffvakuolen neben kleinen, normalen, schwach lichtbrechenden Vakuolen führen. In getrocknetem Material geben die Inhaltskörper der Idioblasten die gleichen Reaktionen auf Gerbstoffe wie in vivo. In wässerigen Lösungen können die toten Idioblasten wieder turgeszent werden. Sie speichern basische Farbstoffe in lebendem und in getrocknetem Zustand in dem für volle Zellsäfte typischen Farbton; Fluorochromierung mit Acridinorange ergibt in beiden Fällen anfangs grüne Fluoreszenz der tannoiden Substanz. Diese Inhaltskörper scheinen den Myriophyllinkugeln vonMyriophyllum spicatum und vielen anderen Wasserpflanzen nahe zu stehen und sind auch mit den Gerbstoffvakuolen in den Blattgelenken vonMimosa pudica undRobinia pseudacacia zu vergleichen.Frau Prof. Dr. Elisabeth Schiemann zum 75. Geburtstag in Verehrung zugeeignet.     

Elektronenmikroskopische Untersuchung der Neurosekretion im Cerebralganglion des Regenwurmes (Lumbricus terrestris)

Zusammenfassung Die Feinstruktur der neurosekretorischen Nervenzellen und der Gliazellen im Cerebralganglion des Regenwurmes (Lumbricus terrstris) wurde untersucht.Die Nervenzellen zeigen verschiedenartige Erscheinungsformen. Einzelne sind mit reifen Neurosekretgranula (Durchmesser von rund 280 m) gefüllt (Speicherzellen). In anderen dominieren leere Vesikel, oder das Ergastoplasma nimmt die ganze Zelle ein. In einzelnen Fällen erweitern sich die Ergastoplasmacysternen sackartig, so daß die Zelle ein vakuolisiertes Aussehen gewinnt. Der für ein Sekret charakteristische Stoff wird zuerst in den flachen Cysternen des Golgi-Apparates und in den Golgi-Vesikeln der entleerten Zellen gefunden. Daraus kann geschlossen werden, daß der Golgi-Apparat in enger Beziehung zur Sekretbildung steht. In einigen Zellen werden reife Sekretgranula im Interzellularraum zwischen den Fortsätzen der Glia- und Nervenzellen beobachtet.Charakteristisch für die Gliazellen sind ein gut entwickelter Golgi-Apparat, Stützfilamente und einzelne Vesikelreihen. Letztere stehen vermutlich mit der Pinocytose und Phagocytose in Zusammenhang. Oft kommen in den Gliazellen — aber in geringer Menge auch in den Nervenzellen — große, dunkle Körper (Durchmesser 0,5–2,5 ) mit feinkörnigem, homogenem oder lamellärem Inhalt vor. Anscheinend bestehen zwischen diesen Körpern und den Gliamitochondrien Übergangsformen.Erweiterungen des Interzellularraumes an isolierten Abschnitten stehen aller Wahrscheinlichkeit nach mit der Entleerung des Sekretes in Verbindung. In ihnen ist ein blasser, fein präzipitierter Stoff zu finden. Die Wand der Kapillaren wkd von einer feinen Basalmembran und einer Myoendothelzellschicht gebildet. Oft sind zwischen benachbarten Endothelzellen und zwischen ihnen und der Basalmembran kleine homogene, dunkle Gebilde mit verwaschenem Umriß zu beobachten, die vielleicht mit der Entleerung der Sekretgranula in die Kapillaren in Zusammenhang stehen.     

Über die Tanninoplasten oder Gerbstoffbildner der Rosaceen

Zusammenfassung Nach den Forschungen von Went, Klercher, Mangenot, Bailey, Guilliermond sind in den Zellen vieler Pflanzen Vakuolen verschiedener Art vorhanden. Mangenot spricht von vacuoles specialisées. Der Ursprung dieser spezialisierten Vakuolen blieb unbekannt.1911 stellten wir fest, daß das Stroma der Elaioplasten aus denselben Stoffen wie die Nukleolen besteht. Die Elaioplasten stehen meist in Berührung mit dem Zellkern. Außerdem haben wir als Cyanoplasten (Anthocyanbildner) Inhaltskörper der Zellen von Blüten und Früchten zahlreicher Pflanzen beschrieben. Die Cyanoplasten liegen vielfach neben dem Zellkern. Diese Tatsache führte uns zur Annahme, daß ein Gen oder eine Gruppe gekoppelter Gene, die in einer bestimmten Zone eines Chromosoms liegen, den Kern verläßt und Einfluß auf die Bildung des Anthocyans nimmt. Wir nehmen nun an, daß das gleiche auch für die Bildung der Gerbstoffe gilt.     

Markierung und Nachweis von Conidien bei Mikroorganismen nach der Indicator-Aktivierungsmethode

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wird eine Methode zum Studium der Verbreitung von Mikroorganismensporen entwickelt. Zur Markierung wird statt eines radioaktiven Indicators ein stabiles Element verwendet, das später, nach der Durchführung der eigentlichen Versuche aktiviert wird. Die entstehende Radioaktivität ermöglicht den Nachweis der Sporen und anderer Vermehrungseinheiten. Als Versuchsobjekt wurde Aspergillus niger und als Indicator Mangan verwendet.Beim autoradiographischen Nachweis der Sporen treten verschiedene technische Schwierigkeiten auf, wie z. B. das Herauslösen des wasserlöslichen Mangans aus den Sporen durch die flüssige Photoemulsion. Welche Möglichkeiten zur Lösung dieser Probleme zur Verfügung stehen, ist ebenfalls beschrieben worden.Teilveröffentlichung einer Dissertation an der Fakultät für Gartenbau und Landeskultur der TH Hannover 1965.Erste Ergebnisse wurden in Kurzfassung auf der Gemeinsamen Tagung der Deutschen Gesellschaft für Biophysik e. V., der Österreichischen Gesellschaft für reine und angewandte Biophysik und der Schweizerischen Gesellschaft für Strahlenbiologie am 15. September 1964 in Wien vorgetragen.     

Chromosomal evolution in the African Arvicanthine rats (Murinae, Rodentia): comparative cytogenetics of Lemniscomys (L. zebra, L. rosalia, L. striatus) and Arvicanthis dembeensis

Chromosomenevolution bei den afrikanischen arvicanthinen Ratten (Murinae, Rodentia): Vergleichende Cytogenetik von Lemniscomys (L. zebra, L. rosalia, L. striatus) und Arvicanthus dembeensis
Chromosomenbänderungsanalysen (G- und C- Bänderung) wurden an zwei Arten von Lemniscomys ( L. zebra, L. rosalia ) und einer dritten Art aus Benin ( L. striatus ) durchgeführt, um den Verlauf der Chromosomenevolution in dieser Gattung zu verfolgen. Ein Mustervergleich mit der G-Bänderung macht es möglich, die Umstrukturierung der Chromosomen der Karyotypen zu erkennen. Die beiden Arten aus Tansania ( L. rosalia 2n=54, FNa=62; und L. zebra 2n=54, FNa=58) sind durch zwei perizentrische Inversionen voneinander unterschieden. Ein Polymorphismus für das X-Chromosom findet sich in beiden Arten. L. rosalia zeigt außerdem zwei verschiedene Formen des Y-Chromosoms. Das Bänderungsmuster von L. striatus (2n=44, FNa=68) aus Benin läßt im Vergleich zu L. zebra fünf Robertsonsche Fusionen erkennen. Außerdem ist der Karyotyp von L. rosalia aus Tansania verschieden von dem der für Südafrika (2n=48, FNa=62) beschrieben wurde und sollte daher als eine eigene Art betrachtet werden. Eine vergleichende Bänderungsanalyse mit einer anderen arvicanthinen Art ( Arvicanthus dembeensis, 2n=62, FNa=62) zeigt zwischen den beiden Gattungen eine vollständige Homologie in den G-Banden und die Unterschiede beruhen ausschließlich auf Tandem-Fusionen, perizentrischen Inversionen und Robertsonschen Fusionen.     

Elektronenmikroskopische Untersuchungen am Nucleus praeopticus der Kröte (Bufo vulgaris formosus)

Zusammenfassung Die Feinstruktur der neurosekretorischen Nervenzellen des Nucleus praeopticus magnocellularis der Kröte (Bufo vulgaris formosus) und ihre Umgebung wurde untersucht.Die neurosekretorischen Zellen enthalten drei Arten von osmiophilen Gebilden: die neurosekretorischen Elementargranula, die neurosekretorischen Kügelchen und die Einschlußkörper.Die neurosekretorischen Elementargranula besitzen einen Durchmesser von 1000–3000 Å, durchschnittlich von 1300–1500 Å. Sie entstehen im Golgi-Apparat (Perikaryon) der betreffenden Zellen wie bei den schon beschriebenen anderen Tierarten.Die neurosekretorischen Kügelchen haben einen Durchmesser von 4000 Å bis zu mehreren . Sie kommen zuerst in den Ergastoplasmacisternen des Perikaryons vor und wandern dann innerhalb des Axons caudalwärts ab, ebenso wie die Elementargraunla, verlieren sich aber vor dem Erreichen der Neurohypophyse. Nach Lage und Gestalt entsprechen sie den Kolloidtropfen, die von vielen Lichtmikroskopikern für die neurosekretorischen Zellen niederer Vertebraten beschrieben wurden.Die Einschlußkörper treten vornehmlich im zentralen Bezirk des Perikaryons in Erscheinung. Sie sind so groß wie die Mitochondrien und besitzen verschiedene Innenstrukturen. Auf Grund der Struktur und der histochemischen Reaktion möchten wir diese Einschlußkörper den Lipofuscingranula mit saurer Phosphatase zuordnen.Die neurosekretorischen Nervenzellen schmiegen sich an den die Kapillare umgebenden Perivaskularraum unmittelbar an, innerhalb dessen die Basalmembran unvollkommen ausgebildet ist oder ganz fehlt.Stellenweise dehnt sich ein Abschnitt des Endothels durch den Perivaskularraum hindurch entlang der Außenfläche des Perivaskularraums aus, wobei sich die Endothelzellen der Kapillare und die neurosekretorischen Nervenzellen direkt berühren können. Eine poröse Bauweise des Endothels wurde nicht nachgewiesen. Zwischen den Ependymzellen des III. Ventrikels und den darunterliegenden neurosekretorischen Nervenzellen sind oftmals auffallend große Extrazellularräume zu beobachten, die durch den Spaltraum der benachbarten Ependymzellen mit dem Ventrikellumen kommunizieren. Sie enthalten mikrovilliartige Ausläufer der Ependymzellen und die geschilderten, neurosekretorische Bildungen führenden Axone. Eine Ausstoßung dieser Axone in den Ventrikel wurde nicht festgestellt.Diese Untersuchung wurde zum Teil mit finanzieller Unterstützung durch das Japanische Unterrichtsministerium im Jahre 1963 durchgeführt.Der kurze Inhalt dieser Arbeit wurde unter dem Thema 'Electron microscopic studies on the praeoptic nucleus in the toad am 5. und 6. September 1963 auf dem Kongreß für Endokrinologie in Gunma, Japan, vorgetragen.     

Demography of the striped mouse (Rhabdomys pumilio) in the succulent karoo

The striped mouse (Rhabdomys pumilio) is widely distributed in southern Africa, inhabiting a wide range of habitats. We describe the demography of the striped mouse in the arid succulent karoo of South Africa, and compare our findings with those of published results for the same species from the moist grasslands of South Africa. In both habitats, breeding starts in spring, but the breeding season in the succulent karoo is only half as long as in the grasslands, which can be explained by different patterns and levels of rainfall; the succulent karoo receives mainly winter rain and rainfall is much less (about 160 mm year⁻¹) than in the grasslands (>1000 mm year⁻¹) which experience summer rain. Population density increased from 37 (start of breeding season) to 171 (end of breeding season) mice per hectare. A high yearly survival rate of 27% during our study from summer to the next breeding season resulted in a population density that was 10 times higher in the succulent karoo than in grasslands. The comparatively high population density may result in habitat saturation and thus forced philopatry, promoting group living in the succulent karoo, which contrasts with the solitary life-style exhibited by populations in moist grasslands.

Zusammenfassung

Demographie der Striemengrasmaus (Rhabdomys pumilio) in der SukkulentenkarooDie Striemengrasmaus (Rhabdomys pumilio) ist im südlichen Afrika weit verbreitet und kommt in unterschiedlichen Habitaten vor. In dieser Studie beschreiben wir die Demographie der Striemengrasmaus in der ariden Sukkulentenkaroo Südafrikas, und vergleichen unsere Ergebnisse mit den Ergebnissen früherer Studien, welche dieselbe Art in den feuchten Grasländern Südafrikas untersucht haben. Die Fortpflanzungssaison beginnt in beiden Habitaten im Frühling, aber sie ist in der Sukkulentenkaroo nur halb so lange wie in den Grasländern. Der Grund dafür wird im unterschiedlichen Niederschlagsmuster vermutet: In der Sukkulentenkaroo regnet es wenig im Winter (ca. 160 mm), während es in den Grasländern viel im Sommer regnet (>1000 mm). Die Überlebensrate in der Sukkulentenkaroo war vom Sommer zur nächsten Fortpflanzungssaison im Frühjahr mit 27% außerordentlich hoch, während die Populationsdichte zehnmal so groß war wie in den Grasländern. Am Anfang der Fortpflanzungssaison betrug die Populationsdichte 37 Mäuse ha⁻¹, am Ende der Fortpflanzungssaison 171 Mäuse ha⁻¹. Die außergewöhnlich hohe Populationsdichte führt womöglich zu Habitatsättigung und einem Fehlen freier Territorien, was mit erklären könnte, warum die Striemengrasmaus in der Sukkulentenkaroo gruppenlebend ist, in den Grasländern hingegen solitär.     

An Assessment of the Systematics of Arvicanthine Rodents Using Mitochondrial DNA Sequences: Evolutionary and Biogeographical Implications

Mitochondrial DNA sequences of cytochrome b (1140-bp), 12S (375-bp) and 16S (475-bp) ribosomal RNA gene fragments were used to investigate the phylogenetic relationships of a group of African rodents referred as the arvicanthines (Family Muridae, Subfamily Murinae). A total of 49 specimens including all seven genera and 15 of the 24 arvicanthine species currently recognized as well as outgroups from the subfamily Acomyinae, Arvicolinae, Gerbillinae, Murinae and Otomyinae were examined. Our molecular data support the monophyly of the African arvicanthine genera and their partition into three distinct lineages: one composed of Arvicanthis, Mylomys and Pelomys, one composed of Desmomys and Rhabdomys, and one represented by Lemniscomys. The Indian arvicanthine Golunda is external to this clade and is part of a larger clade, together with the African arvicanthines and other African Murinae such as Aethomys, Dasymys, Grammomys, and Hybomys, for which we propose the use of the tribal name Arvicanthini. The basal relationships within this set of species are poorly resolved, suggesting the possibility of a rapid radiation. Calibration based on the fossil record suggests that this radiative event would have taken place at about 8.0 Mya (Million years ago). The identification of the Otomyinae as the sister-taxon to Arvicanthini implies that the former are true murines and should therefore be given only tribal rank within the Murinae.     

The role of termites in tropical forestry

Summary Tropical forestry is influenced by termites in widely differing ways.Large mounds constructed byMacrotermes in Africa and Asia are ecological factors which influence the natural regeneration of forests and the vegetation patterns of savanna woodlands and grasslands.Economic losses in timber caused by termite attack on mature trees are restricted to those areas in Australia, Asia and Central America where particular species ofCoptotermes are present.Afforestation withEucalyptus in less humid areas of Africa, India and South America has been greatly facilitated by the use of organochlorine insecticides to protect seedlings and saplings from attack by ground-dwelling termites.

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Zusammenfassung Für die tropische Forstwirtschaft ist eine Reihe von Termitenarten in unterschiedlicher Weise bedeutsam.Dis grossen Termitenhügel vonMacrotermes sind in Afrika und Asien ökologisch von grosser Wichtigkeit, indem sie die Regeneration des Waldes und die Vegetationsverteilung in Trockensavannen und Grasland beeinflussen.Wirtschaftliche Holzschäden durch Termitenangriff auf stehende Waldbäume beschränken sich in Australien, Asien und Zentralamerika auf solche Gebiete, in denen best-immteCoptotermes-Arten vorkommen.Die Aufforstung mit Eucalyptusarten in Afrika, Indien und Südamerika ist wesentlich erleichtert worden, seitdem man dazu übergegangen ist, die Sämlinge und Jungbäumchen durch verschiedene organischsynthetische-Boden-Insektizide zu schützen.

     

Reaktionen metabolisierender Systeme auf experimentelle Beeinflussung,Reiz und Schädigung

Zusammenfassung 1. Die Grundlagen einer quantitativen Biologie werden an Hand der Reaktionen stoffwechselnder Systeme auf experimentelle Beeinflussung, Reiz und Schädigung erörtert. In die Darstellung geht mit Notwendigkeit die Berücksichtigung des Systems (vor den Einzelreaktionen) ein.2. Zu den Begriffen Wirkungsmechanismus und spezifische Wirkung wird einleitend Stellung genommen.3. Die Reaktionen metabolisierender Systeme äußern sich in Übergängen (transition-states); sie können schon am Modellsystem der Enzymkinetik dargestellt werden, in welcher die Fließgleichgewichtsbetrachtung immer mehr an Raum gewinnt. Limitierende Glieder (das Master-Prinzip) stehen mit den Eigenschaften des Gesamtsystems in Wechselwirkung. Die Übergänge können zu multiplen Schwingungen werden; von diesen sind spontan-rhythmische Vorgänge abzugrenzen.4. Allgemeine Reiz-Reaktionsgesetze, wie dasWeber-Fechnersche Gesetz, dasArndt-Schulzsche Gesetz und dasWildersche Ausgangslagengesetz, lassen sich aus der Theorie stoffwechselnder Systeme ableiten. Schon im Bereich der Enzymkinetik, besonders im sogenanntenOgston-Laidlerschen Modell, können diese Gesetze verifiziert werden.5. Neben Hemmungserscheinungen werden ausführlich Aktivierungsvorgänge betrachtet, die die Gültigkeit des (von der Pharmakologie irrtümlich abgelehnten)Arndt-Schulzschen Gesetzes unter Beweis stellen.6. Für das Problem der Ausgangslage erweist sich die Diskussion experimenteller Bedingungen als notwendig. Die Frage einer physiologischen Ausgangslage wird erörtert.7. Auch einige sogenannte Konstanz-Phänomene, die mit den Reiz-Reaktionsgesetzen im Zusammenhang stehen und sich oft als (summative oder multiplikative) Konstanten aus zwei oder mehr Vorgängen ergeben, werden behandelt: paradoxe Reaktion, Komplettierung, Regulation, Kompensation, Erholung, Adaptation, Empfindlichkeit, Interferenz und die Beziehung des Stoffwechsels zu Alter und Körpergröße.8. Auf dem Gebiete der experimentellen Leberpathologie wird eine besondere Exemplifizierung gegeben, und zwar bei den Reaktionen des Stoffwechsels nach chemischer und physikalischer Beeinflussung und ihren Verbindungen zu morphologischen Veränderungen. Kriterien zur Unterscheidung von Reiz und Schädigung werden erwogen; zu den Problemen der experimentellen Karzinogenese und zu Entzündung und Krebs wird Stellung genommen.9. Auch der Aktivitätsstoffwechsel stellt eine spezielle Exemplifizierung der Gesetzmäßigkeiten stoffwechselnder Systeme dar; bei ihm verschaffen sich limitierende Bedingungen (wie O₂-Gehalt, Substratgehalt, Durchblutung etc.) besonders stark Geltung.10. Stoffwechselunterschiede zwischen Kalt- und Warmblütern treten unter Beeinflussung der Gewebsatmung in vitro mit 4,6-Dinitro-o-kresol bei verschiedenen Temperaturen zutage, und zwar an Gehirn, Leber und Herz, den mitochondrienreichsten Geweben. Die Unterschiede werden auch auf der Basis der TheorieJohnsons kinetisch interpretiert. Hier wird zum Problem der biologischen Temperaturwirkung kritisch Stellung genommen.11. Abschließend wird das Problem der Beziehung der deterministischen zur indeterministischen Betrachtung in der Biologie erörtert. Es wird auf die Anerkennung stochastischer Abhängigkeiten in der Enzymkinetik, theoretischen Pharmakologie und Treffertheorie hingewiesen; sie deuten die Möglichkeit einer Erweiterung der Betrachtung der Reaktionen metabolisierender Systeme an. Eine typologische Auffassung wird der Fülle der Erscheinungen und der dynamischen Übergänge zwischen ihnen nicht gerecht. Auch die quantitative Betrachtungsweise gelangt an eine Grenze, sobald die Notwendigkeit qualitativer Gesichtspunkte anerkannt wird.

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Reactions of metabolizing systems following experimental influences, stimulation or injuryBasic problems of quantitative biology of metabolism

Metabolizing systems which follow the kinetics of open systems reveal characteristic reactions due to experimental influences, stimulation or injury. In the time-course of such reactions single or multiple transition states are observed; with a constant time parameter, a behaviour becomes manifest which was described long ago by various laws (Weber-Fechner-law,Arndt-Schulz-law, law of initial value afterWilder). These laws are derivable from the theory of open systems. Enzyme kinetics provide us with simple models obeying these laws; they are, however, also verified by reactions of metabolizing systems of either level or organization. Specific examples of these reactions are presented from the areas of experimental liver-injury, resting and activity state, as well as metabolic differences between cold- and warmblooded animals. The limitations of quantitative methods in biology are emphazised.

     

Molecular Phylogeny and Biogeography of the Native Rodents of Madagascar (Muridae: Nesomyinae): A Test of the Single-Origin Hypothesis

Complete nucleotide sequences from the mitochondrial cytochrome b gene (1143 bp) were used to investigate the phylogenetic relationships among the native rodents of Madagascar. Specifically, this study examines whether the nine genera of nesomyines form a monophyletic group relative to other Old World murids. All nine of the nesomyine genera, including multiple individuals from 15 of the 21 described species, were included in the analysis, and their monophyly was assessed relative to the murid subfamilies Mystromyinae, Petromyscinae, Dendromurinae, Cricetomyinae, Murinae, Rhizomyinae, and Calomyscinae. Phylogenetic analysis of the resulting 95 taxa and 540 characters resulted in 502 equally parsimonious cladograms. The strict consensus tree weakly refutes the monophyly of Nesomyinae and suggests that the Malagasy rodents form a clade with dendromurines (as represented by Steatomys ) and the African rhizomyine Tachyoryctes . The cladogram strongly refutes the association of the South African genus Mystromys with the Malagasy genera and suggests that Petromyscus and Mystromys form a monophyletic group. We provide the first explicitly phylogenetic scenario for the biogeographic history of nesomyine rodents. Our phylogenetic hypothesis indicates: (1) rodents invaded Madagascar only once, (2) they came from Asia not from Africa as is commonly assumed, and (3) there was a secondary invasion of rodents from Madagascar into Africa.     

Phykochronologische Untersuchungen in Assoziationen von Laminaria digitata (L.) Lamour. f. stenophylla (Kütz.) Harv. an der norwegischen Westküste

Zusammenfassung Die Natur der konzentrischen Zonen in den Stämmen von Laminarien ist lange Zeit umstritten gewesen. Nachdem aber im Jahre 1926 nachgewiesen wurde, daß das gesamte vegetative Wachstum bei den nordischen, regelmäßig blatterneuernden Laminarien periodisch und synchron in allen Teilen der Pflanzen erfolgt, war damit bewiesen, daß diese Zonen wirkliche Jahresringe darstellen, die im Zusammenhang mit dem jährlichen Blattwechsel stehen.Ebenso wie die Dendrochronologie die Jahresringe der Bäume als Grundlage für forstliche Untersuchungen über Bestockung, Alter, Produktions- und Verjüngungsverhältnisse im Waldbau benutzt, kann man aus den Jahresringen der nordischen Laminarien entsprechende Rückschlüsse ziehen.Bei der stetig steigenden Nutzbarmachung und Verwendung der Meeresalgen sind derartige Gesichtspunkte von aktuellem Interesse in der Algologie geworden.Vorliegende Arbeit ist ein Versuch, eine Bestandsanalyse in phykochronologischer Regie durchzuführen mit besonderer Berücksichtigung etwaiger Schwankungen in Assoziationen von Laminaria digitata f. stenophylla hinsichtlich Repopulation, Bestockung, Wachstumsverhältnissen und anderer damit verknüpfter biologischer Fragen.Die Untersuchung wurde in den Jahren 1955–1958 an der norwegischen Westküste vorgenommen.Es sei darauf hingewiesen, daß sowohl das vegetative Wachstum als auch die Repopulation bei der genannten Alge von Jahr zu Jahr innerhalb ausgedehnten Grenzen variieren kann und daß diese Pflanze eine nur kurze Lebensdauer hat. Exemplare von mehr als 6 Jahren wurde nicht angetroffen. Ihr Bestand wird deshalb recht rasch erneuert.Professor Dr. E. G. Pringsheim zum 80. Geburtstag gewidmet.     

Licht- und elektronenmikroskopische Untersuchungen über die Entstehung der Skelettmuskulatur von Fischen

Zusammenfassung Am Beispiel der Muskulatur von Macropoden wird gezeigt, wie sich aus undifferenzierten Zellen ein Verband gleichartig differenzierter Zellen aufbaut. Einkernige Praemyoblasten ohne Myofilamente bilden sich zu mehrkernigen Myoblasten um. In diesen erscheinen die ersten Myofilamente in streng geordneter Weise: parallel zur Zellmembran und in deren Nähe entstehen Myofilamente unterschiedlicher Länge, wobei Aktin und Myosin etwa gleichzeitig auftreten. Das Z-Scheiben-Material konnte in sehr frühen Stadien erkannt werden. Polysomen stehen in enger räumlicher Beziehung zu den sich ausbildenden Myofilamenten. Vorwiegend in der Zellperipherie entwickeln sich die Myofibrillen aus sog. crude sarcomeres. Sie zeigen noch nicht die charakteristische Einteilung in A-und I-Bänder. Im Verlauf der weiteren Entwicklung richten sich die Z-Scheiben parallel zueinander aus und die A- und I- sowie H- und M-Bänder erscheinen in ihrer definitiven Form. Ein Dickenwachstum des Muskels kann dadurch entstehen, daß noch vorhandene Praemyoblasten sich in charakteristischer Form ausdifferenzieren und den Muskel durch Apposition von Myofibrillen marginal verstärken.

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Light and electron microscopical investigations on the development in fish skeletal muscle

Summary During ontogenesis of the fish, Macropodus opercularis, uninucleated praemyoblasts without any myofilaments fuse to form multinucleated myoblasts. Within the myoblasts, parallelly and longitudinally arranged myofilaments of different lengths appear close to the cell membrane and in close relation to polysomes. Actin and myosin are detectable in the filamentous form at approximately the same time. This process of sarcomere differentiation starts from so-called crude sarcomeres lacking the characteristic arrangement in A-and I-bands. Subsequently, Z-disks are arranged parallel to each other, and A- and I-bands as well as H- and M-bands appear in their definite forms. There are indications that the muscle fibre grows in thickness by additional fusions with still existing praemyoblasts and marginal apposition of further myofibrils.

     

Vergleichende Untersuchungen an haploiden und durch Colchicineinwirkung diploid gewordenen Stämmen vonOedogonium cardiacum

Zusammenfassung Durch die Behandlung gut teilungsfähiger Fäden vonOedogonium cardiacum mit einer 1%igen Colchicinlösung während 36 Stunden läßt sich Polyploidie auslösen.Die Bestimmung des Zuwachses von je 65 fünfzelligen haploiden und diploiden Keimlingen nach 1, 2 und 3 Wochen ergibt für haploide und diploide Zellen eine weitgehend übereinstimmende Vermehrungsrate.Die haploiden Keimlinge reagieren auf eine leichte Veränderung der Außenbedingungen im Zuge der Überimpfung mit einer höheren Absterberate als die diploiden (31 gegenüber 9).Die Bestimmung der Zellzahl von 500 beliebigen Keimlingen aus Massenkulturen in Abständen von 10, 20 und 30 Tagen nach dem Überimpfen ergibt nach den ersten beiden Zeiträumen eine höhere Zahl für die haploiden, nach 30 Tagen aber eine merkbar höhere für die diploiden Keimlinge. Dabei ist nach 10 und 20 Tagen der Anteil Einzelliger bei den diploiden Keimlingen viel höher als bei den haploiden; ob dies auf verzögerter oder wiederholter Schwärmerbildung beruht oder an einem Keimverzug liegt, ist fraglich. Jedenfalls wird das anfängliche Nachhinken der diploiden Keimlinge nach 20–30 Tagen völlig ausgeglichen.Im Konkurrenzversuch erweist sich unter den gegebenen Kulturbedingungen die diploide der haploiden Sippe hinsichtlich der Vermehrungsrate überlegen; denn bei Beimpfung der Kulturgefäße mit je zehn haploiden und zehn diploiden 40zelligen Fäden (vier Parallelversuche) finden sich in 35 Tage nachher entnommenen Proben ungefähr 2/3 diploide und 1/3 haploide Zellen.Die Mittelwerte des Zellvolumens von haploiden und diploiden Keimlingen verhalten sich wie 14,6, die des Kernvolumens wie 14,0.Die Anzahl der Pyrenoide ist bei den diploiden Zellen erhöht (100 haploide Zellen enthielten 306, 100 diploide 584 Pyrenoide), das einzelne Pyrenoid ist etwas vergrößert.Hinsichtlich der Breite der Chromatophorenlamellen ergeben sich zwischen haploiden und diploiden Zellen keine wesentlichen Unterschiede.Die Chromosomenzahl vonOedogonium cardiacum beträgt n=19. Im haploiden Satz liegen drei verschiedene, charakteristisch gestaltete SAT-Chromosomen vor.Mit Hilfe der Colchicin-Behandlung lassen sich auch tetraploide Zellen und kurze Fadenstücke erzielen, doch zeigt sich bei diesen eine verminderte Vitalität.     

Untersuchungen über die Natur der „Phytagglutinine” in chemischer,immunochemischer und pflanzenphysiologischer Sicht

Zusammenfassung Es werden Untersuchungen über die Lokalisation der Phytagglutinine, hauptsächlich der blutgruppenspezifischen, in 15 Samenpflanzen mitgeteilt. Dabei konnte festgestellt werden, daß die Agglutininproteine sowohl in den Samen als auch in sämtlichen vegetativen Pflanzenteilen wie Wurzeln, Stengeln und Blättern vorkommen können. Innerhalb des Embryos der Samen — die Schalen und das Endosperm waren agglutininfrei — wechselt die Agglutininverteilung bei den einzelnen Pflanzen zwischen den beiden Extremen: Kotyledonen agglutininhaltig, Radicula so gut wie frei (Beispiel:Dolichos biflorus) und Radicula agglutininhaltig, Kotyledonen fast frei (Beispiel:Laburnum alpinum) mit allen Übergängen. Die aus allen Teilen der Pflanze erhaltenen blutgruppenspezifischen Agglutinine waren nicht kochbeständig. Ob diese leicht charakterisierbaren Proteine eine besondere physiologische Bedeutung für die Pflanze haben, wird offen gelassen.Herrn Prof. Dr.Hans Schmidt in Verehrung zum 75. Geburtstag.Die Arbeit wurde mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft durchgeführt.