Molecular dynamics simulation of dextran extension by constant force in single molecule AFM

The extension of 1-6 polysaccharides has been studied in a series of recent single molecule AFM experiments. For dextran, a key finding was the existence of a plateau in the force-extension curve at forces between 700 and 1000 pN. We studied the extension of the dextran 10-mer under constant force using atomistic simulation with various force fields. All the force fields reproduce the experimental plateau on the force-extension curve. With AMBER94 and AMBER-GLYCAM04 force fields the plateau can be explained by a transition of the glucopyranose rings in the dextran monomers from the chair ((4)C(1)) to the inverted chair ((1)C(4)) conformation while other processes occur at smaller (rotation around C5-C6 bond) or higher (chairs to boat transitions) forces. The CHARMM force field provides a different picture which associates the occurrence of the plateau to chair-boat transitions of the glucopyranose rings.     

A new mark test for mirror self-recognition in non-human primates

For 30 years Gallups (Science 167:86–87, 1970) mark test, which consists of confronting a mirror-experienced test animal with its own previously altered mirror image, usually a color mark on forehead, eyebrow or ear, has delivered valuable results about the distribution of visual self-recognition in non-human primates. Chimpanzees, bonobos, orangutans and, less frequently, gorillas can learn to correctly understand the reflection of their body in a mirror. However, the standard version of the mark test is good only for positively proving the existence of self-recognition. Conclusive statements about the lack of self-recognition are more difficult because of the methodological constraints of the test. This situation has led to a persistent controversy about the power of Gallups original technique. We devised a new variant of the test which permits more unequivocal decisions about both the presence and absence of self-recognition. This new procedure was tested with marmoset monkeys (Callithrix jacchus), following extensive training with mirror-related tasks to facilitate performance in the standard mark test. The results show that a slightly altered mark test with a new marking substance (chocolate cream) can help to reliably discriminate between true negative results, indicating a real lack of ability to recognize oneself in a mirror, from false negative results that are due to methodological particularities of the standard test. Finally, an evolutionary hypothesis is put forward as to why many primates can use a mirror instrumentally – i.e. know how to use it for grasping at hidden objects – while failing in the decisive mark test.To see a video sequence of the instrumental use of mirror by Callithrix jacchus as described in this study, please go to     

Trace fossils in the Ediacaran-Cambrian transition: Behavioral diversification, ecological turnover and environmental shift

After taxonomic revision, trace fossils show a similarly explosive diversification in the Ediacaran-Cambrian transition as metazoan body fossils. In shallow-marine deposits of Ediacaran age, trace fossils are horizontal, simple and rare, and display feeding strategies related to exploitation of microbial matgrounds. Equally notable is the absence of arthropod tracks and sinusoidal nematode trails. This situation changed in the Early Cambrian, when a dramatic increase in the diversity of distinct ichnotaxa is associated was followed by the onset of vertical bioturbation and the disappearance of a matground-based ecology (‘‘agronomic revolution’’). On deep sea bottoms, animals have been present already in the Ediacaran, but ichnofaunas were poorly diverse and dominated by the horizontal burrows of undermat miners. As shown by the ichnogenus Oldhamia, this life style continued to be predominant into the Early, and to a lesser extent, Middle Cambrian. Nevertheless, there was an explosive radiation of behavioral programs during the Early Cambrian. When exactly the bioturbational revolution arrived in the deep sea is uncertain. In any case, the Nereites ichnofacies was firmly established in the Early Ordovician. The rich ichnofauna in the Early Cambrian Guachos Formation of northwest Argentina probably marks a first step in this ecological onshore-offshore shift.     

Ein Fall partieller Antholyse im Karpidenkreis vonCucurbita pepo L.

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Die Ontogenese der Vögel als Evolutionsproblem

Summary This paper tries to trace the different evolutional stages the egg of primitive chordates had to pass through to reach the complex state of the bird egg (Needhams “cleidoic egg”). It tries to ascribe to the evolutional stages the successive appearance of transitional particularities which characterise the egg and the ontogeny of birds. The different forms of individual development in birds are classified in 7 groups, proceeding from primitive to more advanced types. The type of Galliformes, especially of the Megapodidae, is shown to be very probably the most primitive one, while the Passeriformes show the highest degree of advanced specialisation. Proceeding from the primitive stages of chordates to the more advanced stages of brids a steadily growing participation of the maternal organism (and of the parents in general) in the development of the young animal is stated (table 4). Corresponding to this participation we find the young in a more and more intimate dependance of the mother — a dependance that unites the young and his parents in a “system” just as complicated as that built up by the young mammal and its mother. The comparative study allows us to trace the progressive evolution of such a system in avian phylogeny.

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Résumé Ce travail essaie d'établir les stades de l'évolution par lesquels l'oeuf des cordés primitifs a d? successivement passer pour atteindre l'état complexe réalisé dans l'oeuf des oiseaux (Needham: „cleidoic egg”). Nous essayons ici d'attribuer aux stades évolutifs l'apparition successive de particularités transitoires qui, dans leur totalité, caractérisent l'oeuf et l'ontogénèse des oiseaux. Les différentes formes de l'ontogénèse des oiseaux sont groupées en 7 catégories, allant d'un mode reconnu primitif à un autre mode évolué. Les Gallinacés, en particulier les Mégapodides, nous paraissent se rapprocher le plus du stade primitif; les Passereaux semblent représenter le stade le plus avancé. En passant des stades primitifs des cordés aux stades plus évolués des oiseaux, on constate une participation progressive de la mère (et des parents en général) à l'ontogénèse de l'espèce (tableu 4). De cette participation résulte une dépendance de plus en plus étroite du jeune animal — dépendance qui unit les parents et leur progéniture en un „système” supérieur dépassant l'individu seul et qui n'est pas moins complexe que celui formé par la mère et l'enfant des mammifères. L'étude comparative permet actuellement de suivre l'évolution progressive d'un tel système dans la phylogénèse des oiseaux.

     

Zur Kenntniss der Blattborsten vonCirsium horridum Bbrst

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Hauptgedanken des holismus

Résumé La question formulée est la suivante: il s' agit de prouver si la réalité est une unité, une pluralité ou une totalité. Nous ne nous proposons pas trouver des résultats définitifs; nous nous bornerons plutôt à renseigner un nouveau ideal de la connaissance des choses, pour ainsi servir les buts de la science avenir.Sous la prévalence de l'orientation physicale la science tendait à comprendre la nature comme une seule unité. La philosophie qui corresponde à cette conception est le Monisme, qui embrasse tous les systèmes philosophiques fondés sur l'idée mécanistique du monisme primitif deHaeckel jusqu'au positivisme sublime. Toutes ces conceptions ont échoué, car ils n'étaient pas capables d'éliminer les contingences de la réalité.Toute la conception de la nature soutenable du point de vue empirique, doit reconnaître ces contingences de la réalité. Sur cette base on peut comprendre la réalité ou comme une pluralité ou comme une totalité. Selon la doctrine de pluralisme la contingence des lois de la nature (Boutroux) est un phénomène, qu'on doit accepter comme tel. Il donnerait la solution définitive des problèmes philosophiques, à moins qu'il n'existât une autre philosophie de la réalité fondée, elle aussi, sur la contingence de la nature.Cette nouvelle philosophie est le Holisme.À la difference du pluralisme les rayons de la réalité ne constituent pas des domaines absolument autonomes, mais ils forment une totalité organique comparable à celle des membres d'un corps vivant. Dans un corps vivant chaque organe, entre la vie autonome, remplit une fonction spécifique dans l'ensemble total de l'organisme. De la même façon les différents rayons de la réalité ne sont que des organes fonctionnellement différenciés de la nature totale. Par conséquent, la nature n'est pas une unité passive et mécanistique, mais une totalité active et créatrice. Chaque cellule est un membre du tissu, chaque tissu un membre de l'organe et chaque organe un membre de l'organisme total; cependant chacun d'eux a sa propre existence. D'une manière analogue la réalité physique forme un membre de la réalité organique, la réalité organique un membre de la réalité psychique, la réalité psychique un membre de la réalité sociale, et enfin la réalité sociale un membre de la réalité historique. Toute fois ces rayons conservent leur autonomie et leur contingence. Or, les membres d'un organisme ne peuvent être expliqués qu'en partant de l'organe supérieur, c'est à dire pour comprendre les fonctions de la cellule il faut d'abord connaître celle du tissu et ainsi de suite etc. Les différents rayons de la réalité ne peuvent donc être compris qu'en dérivant, en chaque cas, la réalité moins compliquée, ce qui signifie par exemple qu'on doit dériver la réalité physique de la réalité organique, la réalité organique de la réalité psychique etc. Les détails de l'argumentation sont donnés dans le traité lui-même.En résumé il résulte une conception biologique de la réalité totale au lieu de la conception physique qui prévalait jusqu'ici.

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Summary The question dealt with in the article is the following: Is reality a Unity, a Plurality or a Whole. We do not expect to get definit results, we are only interested in pointing out a new ideal of scientific research.Under the predominance of physical thinking science was inclined upon nature as a Unity. The philosophy corresponding with this conception is Monism, to which belong all philosophical systems founded on the mecanistic idea from the primitive Monism ofHaeckel to the most sophisticated Positivism. All these conceptions had to be rejected, because they were not able to eliminate the contingences of reality.Every conception of nature consistent with experience must recognize these contingences of reality. On this bases one can take reality either as a plurality or as a whole. According to the doctrine of pluralism contingence of the laws of nature (Boutroux) is an original phenomenon which has to be accepted as such. This would mean the definit solution of the philosophical problems, if this would prove to be the only philosophy founded on the principle of contingence.But there is still such an another conception that is Holism. Here contrary to Pluralism, the domains of reality are not absolutely autonomous but form an organic whole comparable to that of the organs of a living body. In a living body each organ besides having its autonomous life, fulfils a special function in the whole of the organism. In the same science the different domains of reality are only the functionally differenciated organs of the whole nature. Consequently nature is not a passive and mecanistic unity, but an active and creative whole. Each cell is a member of a tissue, each tissue a member of an organ and the organ a member of the whole organism; each of them however has its personal and relatively autonomous existence. In the same way physical reality forms a member of organical reality, organical reality a member of psiquical reality, psiquical reality a member of social reality and social reality a member of historical reality. These domains also keep their autonomy and contingence. So the members of an organism can only be explained starting from the superior organ, i.e. in order to understand the functions of the cell one must first know those of the tissue etc. Though different domains of reality can only be understood by deriving in each case the less complicated reality from the more complicated, for instance the physical reality must be derived from organical reality, organical reality from psiquical reality etc. ... The details of the argumentation are given in the treatise itself. In summary the result is a biological conception of nature as a whole instead of physical conception prevalent up to now.