Elektrophysiologische Untersuchungen am Chemorezeptor von Calliphora erythrocephala Meigen

Zusammenfassung Bei Reizung des Chemorezeptors von Calliphora mit NaCl werden 2 Rezeptoren erregt: ein schnell adaptierender (L) und ein langsam adaptierender (M). Mit steigender Konzentration wird die Frequenz des L-Rezeptors erniedrigt und die des M-Rezeptors erhöht. Bei zusätzlicher Reizung mit Zucker antwortet der von Phormia her bekannte S-Rezeptor.Die Alkaloidglykoside Tomatin und Solanin rufen in Konzentrationen, die bei Leptinotarsa weit über dem Schwellenwert für den Einsatz einer Salve liegen, bei Calliphora lockere Salven vom S-Rezeptor hervor. Bei Zusatz von NaCl treten Salven mit hoher Frequenz auf, die vom M-Rezeptor und vermutlich auch S-Rezeptor stammen. Zusätzliche Reizung mit Zucker reduziert die Salven des M-Rezeptors augenblicklich zu Impulsgruppen, während der S-Rezeptor nach kurzer Zeit mit fortlaufender Erregung antwortet. Der L-Rezeptor wird durch die Alkaloidglykoside anscheinend nicht beeinflußt.     

Direkte Beobachtung der Rhabdomere bei Calliphora erythrocephala (Meig.)

Zusammenfassung Betrachtet man mit einem Mikroskop mittlerer Apertur eine Bildebene im Komplexauge, so kann man bei antidromer Beleuchtung bei Calliphora erythrocephala am intakten Auge innerhalb eines größeren Bereichs gleichzeitig die Rhabdomere eines jeden Ommatidiums deutlich in Form eines virtuellen, aufrechten und vergrößerten Bildes sehen. Die Rhabdomere verschieben sich mit der Zeit distalwärts bei gleichzeitiger Verkleinerung und Wanderung der Pseudopupille. Die Ursachen der Erscheinung bleiben ungeklärt. Es werden Hinweise zur methodischen Ausnützung dieser Erscheinung gegeben; als Beispiel wird die Rhabdomerenanordnung an der Grenze zwischen dem dorsalen und ventralen Augenteil gezeigt.

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Direct observation of the rhabdomeres in Calliphora erythrocephala (Meig.)

Summary If the living eye of Calliphora erythrocephala is illuminated antidromically (from behind) and viewed through a microscope of medium aperture, the rhabdomeres of each ommatidium within a large area can be seen simultaneously at a focal plane within the compound eye. The rhabdomeres appear in a virtual image, upright and magnified. They shift with time towards the cornea and the pseudopupil drifts to the side, becoming smaller. The reasons for this phenomenon remain unclear. Suggestions are made for its use. The effect was employed, for example, to show the pattern of the rhabdomere arrangement at the border between the dorsal and ventral parts of the eye.

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Die Arbeit wurde durch eine Sachbeihilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft an Herrn Prof. Dr. H. Autrum unterstützt.

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Mit Unterstützung des Deutschen Akademischen Austauschdienstes.     

The haemocytes of Calliphora erythrocephala (Meig.) (Diptera)

Summary The haemocytes of larvae and young pupae of Calliphora erythrocephala are studied by phase contrast and electron microscopy and three cell lineages are distinguished: plasmatocytes, thrombocytoids and oenocytoids. The plasmatocytes show important modifications during larval development and at the time of histolysis, which are described and discussed in relation to the function of these cells in the physiology of Calliphora. The thrombocytoids, haemocytes which had not been recorded so far, are characterized by a strong tendency to fragmentation, this process leading to the formation of the anucleated cytoplasmic fragments and the naked nuclei referred to by earlier authors. The ability of the cell fragments, which retain normal cytological characteristics, to agglutinate and form intricate networks, is discussed in relation to haemostasis in Calliphora.The ultrastructural study of the haemocyte accumulations in the vicinity of the posterior part of the dorsal vessel reveals the basic organization of haemocytopoetic tissue, as described recently in orthopteran insects. The functional importance of this tissue in the production of haemocytes is demonstrated by X-irradiation and ligation experiments in larvae of Calliphora.

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Résumé L'étude en microscopie en contraste de phase et au microscope électronique permet de distinguer dans le sang circulant de larves et de jeunes pupes de Calliphora erythrocephala trois lignées cellulaires: les plasmatocytes, les thrombocytoïdes et les oenocytoïdes. Les plasmatocytes, numériquement les plus importants, présentent au cours du développement larvaire et chez les pupes des modifications considérables, qui sont décrites et discutées en rapport avec la fonction évidente de ces hémocytes chez Calliphora. Les thrombocytoïdes, inconnus dans la littérature, se caractérisent par une forte tendance à la fragmentation, qui aboutit à la formation des «fragments cytoplasmiques anucléés» et des «noyaux nus» signalés par divers auteurs. Les phénomènes d'agglutination des «fragments cytoplasmiques anucléés», dont les caractères cytologiques restent normaux, sont discutés en rapport avec le problème de l'hémostase chez cet insecte.L'étude ultrastructurale des accumulations hémocytaires autour du vaisseau dorsal dans la partie postérieure de l'abdomen montre une organisation de base comparable à celle décrite dans les organes hématopoïétiques des Insectes Orthoptères. L'importance fonctionelle de ce tissu hématopoïétique de Calliphora dans la production des hémocytes au cours de la vie larvaire est démontrée par des irradiations de ce tissu et par des ligatures de la partie postérieure de l'abdomen.

     

Dietetic requirements and intermediary protein metabolism of an insect (Calliphora erythrocephala Meig.)

Summary Calliphora erythrocephala commonly known as the Bluebottle belongs to the Diptera. The larvae of this insect feed on food which is heavily infected with bacteria. Unlike most other terrestrial insects which excrete uric acid, the larvae of C. erythrocephala excrete ammonia, the most toxic end product of nitrogen metabolism. In this direct excretion of ammonia the larvae therefore behave like many aquatic animals. Under natural conditions the larvae grow very rapidly After a growth period of six or seven days they become mature, stop feeding, migrate to a dry place and then pupate.Although the larvae of C. erythrocephala usually live in an environment heavily contaminated with bacteria, it is possible to rear the larvae from the egg under aseptic conditions. When reared on adequate diets the aseptic larvae grow as well as those under natural conditions and metamorphose into normal adult flies.As in its mode of feeding and living the larvae of the Bluebottle are extreme specialists, it was to be expected that these specialisations may influence its dietetic requirements and intermediary metabolism. In how far these expectations came true was studied in a series of experiments in which the larvae were reared under aseptic conditions so that the intestinal bacteria could not interfere with the results of the feeding experiments and those of the study of the intermediary metabolism.     

Bau und Bewegung der Antennen von Calliphora erythrocephala

Summary The anatomy of the four antennal joints of Calliphora erythrocephala and their significance in the total movement of the antenna were investigated. Both the head-scapus joint (1) and the funiculus-arista joint (4) are virtually rigid and do not participate in the active movements of the antenna. The pedicellus can be moved actively about two axes in the scapus-pedicellus joint (2), a horizontal and a vertical one. Prior to flight the antenna is raised into flight position by rotating the pedicellus about the horizontal axis of the scapus-pedicellus joint (2). During flight drag from frontal air currents on the arista rotates the funiculus with respect to the pedicellus about the longitudinal axis common to the funiculus and the pedicellus-funiculus joint (3). This passive movement of the funiculus is probably perceived by receptors in the pedicellus: the organ of Johnston and a large sensillum campaniforme. Also during flight the pedicellus is rotated actively about the vertical (second) axis of the scapus-pedicellus joint (2). This active movement is opposite to the passive rotation of the funiculus and thus changes the angle of attack for the air currents acting on the arista.

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Mit Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.     

A quantitative analysis of mitotic gradients during early development in Calliphora erythrocephala Meig. (Diptera)

Mitotic waves during superficial cleavage and early gastrulation were analyzed quantitatively in Calliphora. Three consecutive patterns are present: (1) a monotonic anterioposterior mitotic gradient during early superficial cleavage; (2) a double mitotic gradient from the anterior and posterior poles during superficial cleavage, especially toward the end of the period; and (3) more complicated patterns with intermediate mitotic centers during the last superficial cleavage division and during early gastrulation. Mitotic gradients are absent in many eggs during early superficial cleavage, but they then become ubiquitous. The gradients are longitudinal; no transverse component was detected before gastrulation. Anterior and posterior gradient patterns are not mirror images of each other; mitotic activity always starts earlier anteriorly. The gradients are accompanied by a pronounced increase in interphase length. The mitotic gradients are compared with the morphogenetic gradients predicted in a current model for pattern specification in insect eggs.     

Rhythmische Erregungen in den optischen Zentren von Calliphora erythrocephala

Zusammenfassung Die rhythmischen Aktionspotentiale in den optischen Ganglien der Schmeißfliege (Calliphora erythrocephala) werden untersucht.Wird das Komplexauge von Calliphora belichtet, so können vom Ganglion opticum II schnelle, rhythmische Aktionspotentiale, 'Belichtungsrhythme , abgegriffen werden (Abb. 1). Sie treten im Bereich physiologischer Temperaturen und Lichtintensitäten stets und unabhängig von Schädigungen auf. Sie sind die einzige Form von Erregung, die zwischen dem retinalen Bereich und dem Cerebralganglion nachgewiesen werden kann. Die Belichtungsrhythmen zeigen gesetzmäßige Abhängigkeiten von den Reizgrößen. Es ist daher wahrscheinlich, daß sie in die Kausalkette der bei Belichtung des Auges ablaufenden zentralen Vorgänge eingeschaltet sind.Die optischen Ganglien werden mit einer Doppelmikroelektrode abgetastet. Da die Spannung zwischen zwei eng benachbarten Elektroden in der Nähe der Spannungsquelle am größten sein muß, kann gezeigt werden, daß die Belichtungsrhythmen wahrscheinlich in der äußeren Körnerschicht des Ganglion opticum II entstehen (Abb. 14 und 15).Als Maß für die Größe der Belichtungsrhythmen wird die größte während einer Belichtung auftretende Amplitude gewählt, die 'Maximalamplitud ; sie hängt stetig und reproduzierbar von der Zahl belichteter Ommatidien, von der Lichtintensität und vom Adaptationszustand des Auges ab (Abb. 5, 6, 7, 8, 10, 11 und 12).Die Amplituden der Belichtungsrhythmen klingen bei längerer Belichtung allmählich ab (Helladaptation), (Abb. 1C, Abb. 5). Die Heiladaptationszeit ist der Maximalamplitude proportional (Abb. 6, 8, 9 und 10). Wird die Belichtung vor dem völligen Abklingen der Rhythmen unterbrochen, so werden sie durch den Aus-Effekt des Retinogramms gehemmt und brechen sofort und vollkommen ab (Abb. 1 D). Die Dunkeladaptation ist selbst nach vorangegangener Belichtung mit sehr hohen Lichtintensitäten nach spätestens einer Minute abgeschlossen (Abb. 6 und 7).Die Frequenz der Belichtungsrhythmen liegt zwischen 100 sec^–1 und 250 sec^–1, sie nimmt mit steigender Temperatur zu (Tabelle 1). Die Frequenz ist unabhängig von der Lichtintensität, vom Adaptationszustand d von der Zahl belichteter Ommatidien.Während der einzelnen Belichtung zeigen die Rhythmen ein verschieden starkes Schwanken der Amplitude, eine Amplitudenmodulation. Die Modulation hängt vom Präparat und vom Präparationszustand ab.Durch den Vergleich der verschiedenen Modulationstypen und durch gleichzeitige Ableitung an mehreren Stellen des Ganglions können die physikalischen Überlagerungsvorgänge untersucht werden. Die Einzelschwingungen physiologischer Einheiten überlagern sich am gemeinsamen Ableitwiderstand zwischen den Elektroden. Durch die Art der Überlagerung wird die Modulationsform bestimmt. Sie hängt im besonderen von der Frequenz und der Phasenlage der Einzelrhythmen und von physiologischen Synchronisationsvorgängen ab (Abb. 1, 2 und 16).Auch wenn ein Bereich der Retina gereizt wird, der nur wenige Sinneszellen umfaßt, treten Belichtungsrhythmen wie bei großen Reizflächen auf (Abb. 12). Deshalb wird die Möglichkeit diskutiert, daß bereits die kleinste physiologische Einheit im Ganglion mit rhythmischer Erregung antwortet, die in ihrer Amplitude, nicht aber in ihrer Frequenz vom Reiz abhängt.Herrn Prof. Dr. H. Autrum danke ich für das stete Interesse, das er den Untersuchungen entgegengebracht hat. Die Untersuchungen wurden zum Teil mit Apparaten durchgeführt, die die Deutsche Forschungsgemeinschaft Herrn Prof. Autrum zur Verfügung stellte.