Female-biased sex ratios in marine pelagic copepods: Response to Hirst et al. (2013)

Hirst et al. (2013; Mar Ecol Prog Ser 489:297-298) suggest that Gusmão et al. (2013; Mar Ecol Prog Ser 482:279-298) misinterpreted the findings of Hirst et al. (2010; Limnol Oceanogr 55:2193-2206). They restate that the major factors determining sex ratio in pelagic copepods act upon the adult stage, but they place less emphasis on the idea that predation on male copepods is a likely determinant, and highlight the role of physiological longevity. Here we reconsider the data and confirm our position that at present there is limited evidence to support the theory of male-skewed predation. However, we agree that sex determination is governed by a combination of factors, with the relative emphasis being the main point of contention between the 2 parties.

Measurement and model calculation of the temperature dependence of ligand-to-metal energy transfer rates in lanthanide complexes

Temperature dependent transient curves of excited levels of a model Eu3+ complex have been measured for the first time. A coincidence between the temperature dependent rise time of the 5D0 emitting level and decay time of the 5D1 excited level in the [Eu(tta)3(H2O)2] complex has been found, which unambiguously proves the T1→5D1→5D0 sensitization pathway. A theoretical approach for the temperature dependent energy transfer rates has been successfully applied to the rationalization of the experimental data.

Synthese von flüssigkristallinen Polysiloxanen und Charakterisierung der smektischen Phasen

Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung der smektischen Phasen von Polysiloxanen mit flüssigkristallinen Seitengruppen (LC-Polysiloxane). Der erste Teil der vorliegenden Arbeit befasste sich mit der Herstellung verschiedener flüssigkristalliner ferroelektrischer Polysiloxane. Die Polymere wurden in Bezug auf das verwendete Polymerrückgrat (Homo- und Copolysiloxan) sowie durch den zusätzlichen Einbau von vernetzbaren Seitengruppen variiert. Im zweiten Teil der Arbeit wurden die Eigenschaften der smektischen Phasen der hergestellten Substanzen näher untersucht. Ein erster Untersuchungsgegenstand war das Dehnungsverhalten von freistehenden flüssigkristallinen Elastomerfilmen (LCE). Bei der Verwendung eines Polymers, in dem nur ein Teil des Polysiloxanrückgrats mit Seitengruppen substituiert ist, wird die uniaxiale Dehnung des Films parallel zu den smektischen Schichten durch eine gleichmäßige Kontraktion in der Filmebene und parallel zur Schichtnormalen ausgeglichen, was auf einen außergewöhnlich niedrigen smektischen Schichtkompressionsmodul zurückzuführen ist. Im Gegensatz dazu ist dieser Modul bei den Homopolymersystemen so groß, dass praktisch senkrecht zu den smektischen Schichten keine Kontraktion stattfindet. Ein zweiter Untersuchungsgegenstand der Netzwerkbildung bestand in der Bestimmung der dynamisch-mechanischen Eigenschaften der LC-Polysiloxane mittels eines Oszillationsrheometers. Hier erfolgten die Messungen von Speicher- und Verlustmodul in Abhängigkeit vom Polymerrückgrat und von der Vernetzung. Die unvernetzten Systeme zeigten in den smektischen Phasen (oberhalb Tg) noch – im wesentlichen – Festkörpereigenschaften (physikalische Vernetzung) mit einem dominierenden Speichermodul beim LC-Homopolysiloxan. Beim LC-Copolysiloxan haben beide Module eine gleiche Größenordnung. Am Phasenübergang in die isotrope Phase wurden beide Module absolut kleiner, der Verlustmodul aber relativ größer. In der isotropen Phase verhalten sich die LC-Polymere damit überwiegend wie viskose Schmelzen. Außerdem korrelierten die mittels DSC bestimmten Phasenübergangstemperaturen mit einer Änderung der dynamisch-mechanischen Eigenschaften. Nach der Vernetzung dominierte der Speichermodul sowohl beim LC-Homo- als auch beim LC-Copolysiloxan bis in die isotrope Phase, und es war aufgrund der Bildung einer festen Netzwerkstruktur keine Abhängigkeit der Module von Phasenübergängen mehr erkennbar. Als dritter Untersuchungsgegenstand wurde der Phasenübergang zwischen den beiden smektischen Phasen (SmC* nach SmA*) der flüssigkristallinen Polysiloxane näher behandelt. Als wichtigstes Ergebnis ist festzuhalten, dass die verdünnten LC-Polysiloxane an diesem Übergang fast keine Schichtdickenänderung aufweisen. Dazu wurde jeweils die röntgenographisch ermittelte Schichtdicke mit der aus den optischen Tiltwinkeln theoretisch berechneten Schichtdicke verglichen. Dadurch konnte gezeigt werden, dass sich die Phasenübergänge nach dem de Vries-Modell verhalten. Damit konnte zum ersten Mal an Polymersystemen ein de Vries-Verhalten nachgewiesen werden. Im Gegensatz dazu zeigte das Homopolysiloxan mit dem Dreiringmesogen beim Übergang von SmC* nach SmA* einen ausgeprägten Sprung in der Schichtdicke. Wie auch durch DSC-Messungen nachweisbar, lag ein Phasenübergang 1. Ordnung vor. Bei den LC-Copolysiloxanen liegt dagegen ein Phasenübergang 2. Ordnung vor. Schließlich wurde die Schichtdicke unter dem Einfluss der Vernetzung untersucht. Beim LC-Copolysiloxan mit dem Dreiringmesogen und einem Anteil an vernetzbaren Gruppen von 15 % wurde eine Stabilisierung der smektischen Phasen erreicht. Zum einen war die Änderung der Schichtdicke am SmC*-SmA*-Phasenübergang geringer im Vergleich zum unvernetzten System und zum anderen war noch 50 °C über der ursprünglichen Klärtemperatur eine smektische Schichtstruktur röntgenographisch nachzuweisen. Insgesamt ist es mit den verschiedenen Untersuchungsmethoden gelungen, einen systematischen Unterschied zwischen smektischen Homo- und Copolysiloxanen aufzuzeigen, der seinen Ursprung – aller Wahrscheinlichkeit nach – in der Mikrophasenseparation von Mesogenen und Polysiloxanketten findet.

Synthesis and characterization of Poly(vinylphosphonic acid) for proton exchange membranes in fuel cells

Vinylphosphonic acid (VPA) was polymerized at 80 ºC by free radical polymerization to give polymers (PVPA) of different molecular weight depending on the initiator concentration. The highest molecular weight, Mw, achieved was 6.2 x 104 g/mol as determined by static light scattering. High resolution nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy was used to gain microstructure information about the polymer chain. Information based on tetrad probabilities was utilized to deduce an almost atactic configuration. In addition, 13C-NMR gave evidence for the presence of head-head and tail-tail links. Refined analysis of the 1H NMR spectra allowed for the quantitative determination of the fraction of these links (23.5 percent of all links). Experimental evidence suggested that the polymerization proceeded via cyclopolymerization of the vinylphosphonic acid anhydride as an intermediate. Titration curves indicated that high molecular weight poly(vinylphosphonic acid) PVPA behaved as a monoprotic acid. Proton conductors with phosphonic acid moieties as protogenic groups are promising due to their high charge carrier concentration, thermal stability, and oxidation resistivity. Blends and copolymers of PVPA have already been reported, but PVPA has not been characterized sufficiently with respect to its polymer properties. Therefore, we also studied the proton conductivity behaviour of a well-characterized PVPA. PVPA is a conductor; however, the conductivity depends strongly on the water content of the material. The phosphonic acid functionality in the resulting polymer, PVPA, undergoes condensation leading to the formation of phosphonic anhydride groups at elevated temperature. Anhydride formation was found to be temperature dependent by solid state NMR. Anhydride formation affects the proton conductivity to a large extent because not only the number of charge carriers but also the mobility of the charge carriers seems to change.

Mitochondrial inheritance and germ line determination in a bivalve species with Doubly Uniparental Inheritance (DUI)

Mitochondria are inherited maternally in most metazoans. However, in some bivalves, two mitochondrial lineages are present: one transmitted through eggs (F), the other through sperm (M). This is called Doubly Uniparental Inheritance (DUI). During male embryo development, spermatozoon mitochondria aggregate and end up in the primordial germ cells, while they are dispersed in female embryos. The molecular mechanisms of segregation patterns are still unknown. In the DUI species Ruditapes philippinarum, I examined sperm mitochondria distribution by MitoTracker, microtubule staining and TEM, and I localized germ line determinants with immunocytochemical analysis. I also analyzed the gonad transcriptome, searching for genes involved in reproduction and sex determination. Moreover, I analyzed an M-type specific open reading frame that could be responsible for maintenance/degradation of M mitochondria during embryo development. These transcripts were also localized in tissues using in situ hybridization. As in Mytilus, two distribution patterns of M mitochondria were detected in R. philippinarum, supporting that they are related to DUI. Moreover, the first division midbody concurs in positioning aggregated M mitochondria on the animal-vegetal axis of the male embryo: in organisms with spiral segmentation this zone is not involved in further cleavages, so aggregation is maintained. Moreover, sperm mitochondria reach the same embryonic area where germ plasm is transferred, suggesting their contribution in male germ line formation. The finding of reproduction and ubiquitination transcripts led to formulate a model in which ubiquitination genes stored in female oocytes during gametogenesis would activate sex-gene expression in the early embryonic developmental stages (preformation). Only gametogenetic cells were labeled by in situ hybridization, proving their specific transcription in developing gametes. Other than having a role in sex determination, some ubiquination factors could also be involved in mitochondrial inheritance, and their differential expression could be responsible for the different fate of sperm mitochondria in the two sexes.

Struktur-Dynamik-Beziehungen in amorphen festen Lösungen

Feste Lösungen homogen dispergierter Wirkstoffmoleküle in amorphen Polymermatrizen sind wichtige Materialien in vielen pharmazeutischen Anwendungen, bei denen eine kontrollierte Abgabe wasserunlöslicher Wirkstoffe in wässrige Systeme eine Rolle spielt. Die intermolekulare Bindungs-stärke zwischen Polymer- und Wirkstoffmolekülgruppen bestimmt die Stabilität der festen Lösung und steuert somit die biologische Aktivität der Wirkstoffmoleküle. In festen Lösungen, die aus acryl-säurehaltigen Copolymeren (Protonendonoren) und basischen Wirkstoffmolekülen (Protonenakzepto-ren) hergestellt werden, sind intermolekulare Wasserstoffbrücken zwischen den Systemkomponenten Triebkraft für die Bildung einer stabilen homogenen Dispersion und für die Entstehung struktureller Merkmale zwischen den Molekülgruppen der Systemkomponenten. Zudem ist die Bindungsstärke der Wasserstoffbrücken im Hinblick auf die kontrollierte Abgabe der Wirkstoffe von Bedeutung. Da dynamische chemische Gleichgewichte bei der Bildung der Wasserstoffbrücken eine wichtige Rolle spielen müssen neben strukturellen Parametern auch dynamische Faktoren beleuchtet werden. Ziel dieser Arbeit ist neben der Ermittlung von intermolekularen Bindungsstärken vor allem die Identifika-tion struktureller Verhältnisse zwischen den Systemkomponenten auf molekularer Ebene. Die Be-stimmung der Abhängigkeit dieser Parameter von der Struktur der verwendeten Polymere und einer Vielzahl weiterer Einflüsse wie z.B. Feuchtigkeit, Lagerdauer oder Wirkstoffkonzentration soll ein kontrolliertes Design fester Lösungen mit definierten anwendungsspezifischen Eigenschaften ermögli-chen. Temperaturabhängige 1H-Festkörper-MAS-NMR (Magic Angle Spinning Nuclear Magnetic Resonance) Experimente an festen Lösungen mit unterschiedlichen Copolymer-Zusammensetzungen weisen die Existenz dynamischer chemischer Gleichgewichte in den komplexen Wasserstoffbrücken-netzwerken nach. Veränderungen in der chemischen Verschiebung und in der Linienform der Reso-nanzlinien acider Protonen erlauben einen tiefen Einblick in die Architektur dieser Netzwerke und legen die Bindungsverhältnisse unter Berücksichtigung der Polymerchemie und der Mobilität der Systemkomponenten dar, wobei die Befunde mithilfe quantenchemischer Rechnungen untermauert werden können. Die Gegenwart acider Protonen ermöglicht einen einfachen 1H-2H-Austausch, wor-aufhin mithilfe rotorsynchronisierter temperaturabhängiger 2H-MAS-NMR Experimente die Wasser-stoffbrückenbindungsstärke bestimmt werden kann. Mit 1H-1H-Korrelationsexperimenten (Doppelquantenspektroskopie) stehen Methoden für die Bestimmung homonuklearer dipolarer 1H-1H-Kopplungen zur Verfügung, die strukturelle Aussagen aufgrund von bevorzugten räumlichen Kontak-ten bestimmter Molekülgruppen ermöglichen. Weiterhin können diese Experimente verwendet werden, um Wasserstoffbrücken zwischen Polymergruppen von Polymer-Wirkstoff-Wasserstoffbrücken zu unterscheiden, wodurch eine quantitative Beschreibung des Bindungsnetzwerks und der Konkurrenz-prozesse zwischen den einzelnen wasserstoffverbrückten Spezies ermöglicht wird. Eine Kristallisation der Wirkstoffmoleküle ist in vielen Anwendungen unerwünscht, da sie die biologische Verfügbarkeit des Wirkstoffs reduzieren. Mit 1H-Festkörper-MAS-NMR Experimenten können kristalline von amorph dispergierten Wirkstoffmolekülen unterschieden werden, wodurch eine Quantifizierung der Destabilisierungsprozesse ermöglicht wird, die durch Exposition der festen Lösungen mit Wasserdampf ausgelöst werden können. Die Zeit- und Konzentrationsabhängigkeit der Wasseraufnahme kann mit NMR-Experimenten verfolgt werden, wobei unterschiedlich mobile Was-serspezies an unterschiedlichen Bindungsorten identifiziert werden können, was zum molekularen Verständnis der Destabilisierungsprozesse beiträgt. Zusätzlich wird die Mobilität der Wirkstoffmole-küle bestimmt, die sich – wie auch die Wirkstoffkonzentration - als wichtige Größe in der Beschrei-bung der Destabilisierung erweist. Aufbauend auf den Beobachtungen wird ein Zusammenhang zwischen der Copolymerzusammensetzung und einer kritischen Wirkstoffkonzentration hergestellt, der für die Anwendungen amorpher fester Lösungen in biologischen Systemen von großer Bedeutung ist.

Photovernetzbare flüssigkristalline Polymere unterschiedlicher Kettentopologien

„Photovernetzbare flüssigkristalline Polymere unterschiedlicher Kettentopologien“, Patrick Beyer, Mainz 2007 Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit wurde die Synthese und Charakterisierung flüssigkristalliner Elastomere unterschiedlicher Polymertopologien vorgestellt. Dabei wurden Systeme synthetisiert, bei denen die mesogenen Einheiten entweder als Seitengruppen an ein Polymerrückgrat angebunden (Seitenkettenelastomere) oder direkt in die Polymerkette integriert (Hauptkettenelastomere) sind (siehe Abbildung). Bezüglich der Seitenkettensysteme konnten erstmals photovernetzbare smektische Seitenkettenpolymere, in denen aufgrund der Anknüpfung eines photoisomerisierbaren Azobenzols eine Photo- modulation der ferroelektrischen Eigenschaften möglich ist, dargestellt werden. Homöotrop orientierte freistehende Filme dieser Materialien konnten durch Spincoaten dargestellt und unter Ausnutzung des Dichroismus der Azobenzole durch geeignete Wahl der Bestrahlungsgeometrie photovernetzt werden. Aufbauend auf diesen Untersuchungen wurde anhand eines nicht vernetzbaren Modellsystems im Detail der Einfluss der trans-cis Isomerisierung des Azobenzols auf die ferroelektrischen Parameter untersucht. Durch zeitaufgelöste Messungen der Absorption der Azobenzole, der spontanen Polarisation und des Direktorneigungswinkels und Auswertung der kinetischen Prozesse konnte eine lineare Abhängigkeit der ferroelektrischen Eigenschaften vom Grad der Isomerisierungsreaktion festgestellt werden. Durch Vergleich dieser in der flüssigkristallinen Phase erhaltenen Ergebnisse mit der Kinetik der thermischen Reisomerisierung in Lösung (Toluol) konnte ferner eine deutliche Reduzierung der Relaxationszeiten in der anisotropen flüssigkristallinen Umgebung festgestellt und auf eine Absenkung der Aktivierungsenergie zurückgeführt werden. Makroskopische Formänderungen der Seitenkettenelastomere am Phasenübergang von der flüssigkristallinen in die isotrope Phase konnten jedoch nicht festgestellt werden. Aus diesem Grund wurden neue Synthesestrategien für die Darstellung von Hauptkettenelastomeren entwickelt, die sich aufgrund der direkten Kopplung von flüssigkristallinem Ordnungsgrad und Polymerkettenkonformation besser für die Herstellung thermischer Aktuatoren eignen. Auf Basis flüssigkristalliner Polymalonate konnten dabei lateral funktionalisierte smektische Hauptkettenpolymere synthetisiert werden, welche erstmals die Darstellung von LC-Hauptkettenelastomeren durch Photovernetzung in der flüssigkristallinen Phase erlauben. Durch laterale Bromierung konnte in diesen Systemen die Kristallisationstendenz der verwendeten Biphenyleinheiten unterdrückt werden. Bezüglich der Photovernetzung konnten zwei neue Synthesemethoden entwickelt werden, bei denen der Vernetzungsschritt entweder durch radikalische Polymerisation lateral angebundener Acrylatgruppen oder durch photoaktive Benzophenongruppen erfolgte. Basierend auf den Benzophenon funktionalisierten Systemen konnte ein neuartiges Verfahren zur Darstellung makroskopisch orientierter Hauptkettenelastomere durch Photovernetzung entwickelt werden. Die Elastomerproben, deren Ordnungsgrad durch Röntgenuntersuchungen ermittelt werden konnte, zeigen am Phasenübergang von der flüssigkristallinen in die isotrope Phase eine reversible Formänderung von 40%. Im Gegensatz zu anderen bekannten smektischen Systemen konnten die in dieser Arbeit vorgestellten Elastomere ohne Zerstörung der Phase bis zu 60% entlang der smektischen Schichtnormalen gestreckt werden, was im Kontext einer geringen Korrelation der smektischen Schichten in Hauptkettenelastomeren diskutiert wurde.

Anisotropy in plastic deformation of extruded magnesium alloy sheet during tensile straining at high temperature

Experimental measurements are used to characterize the anisotropy of flow stress in extruded magnesium alloy AZ31 sheet during uniaxial tension tests at temperatures between 350°C and 450°C, and strain rates ranging from 10-5 to 10-2 s-1. The sheet exhibits lower flow stress and higher tensile ductility when loaded with the tensile axis perpendicular to the extrusion direction compared to when it is loaded parallel to the extrusion direction. This anisotropy is found to be grain size, strain rate, and temperature dependent, but is only weakly dependent on texture. A microstructure based model (D. E. Cipoletti, A. F. Bower, P. E. Krajewski, Scr. Mater., 64 (2011) 931–934) is used to explain the origin of the anisotropic behavior. In contrast to room temperature behavior, where anisotropy is principally a consequence of the low resistance to slip on the basal slip system, elevated temperature anisotropy is found to be caused by the grain structure of extruded sheet. The grains are elongated parallel to the extrusion direction, leading to a lower effective grain size perpendicular to the extrusion direction. As a result, grain boundary sliding occurs more readily if the material is loaded perpendicular to the extrusion direction.

Invasion and fixation of sex-reversal genes

We simulated a meta-population with random dispersal among demes but local mating within demes to investigate conditions under which a dominant female-determining gene W, with no individual selection advantage, can invade and become fixed in females, changing the population from male to female heterogamety. Starting with one mutant W in a single deme, the interaction of sex ratio selection and random genetic drift causes W to be fixed among females more often than a comparable neutral mutation with no influence on sex determination, even when YY males have slightly reduced viability. Meta-population structure and interdeme selection can also favour the fixation of W. The reverse transition from female to male heterogamety can also occur with higher probability than for a comparable neutral mutation. These results help to explain the involvement of sex-determining genes in the evolution of sex chromosomes and in sexual selection and speciation.

Complex interaction between proliferative kidney disease, water temperature and concurrent nematode infection in brown trout

Proliferative kidney disease (PKD) is a temperature-dependent disease caused by the myxozoan Tetracapsuloides bryosalmonae. It is an emerging threat to wild brown trout Salmo trutta fario populations in Switzerland. Here we examined (1) how PKD prevalence and pathology in young-of-the-year (YOY) brown trout relate to water temperature, (2) whether wild brown trout can completely recover from T. bryosalmonae-induced renal lesions and eliminate T. bryo - salmonae over the winter months, and (3) whether this rate and/or extent of the recovery is influenced by concurrent infection. A longitudinal field study on a wild brown trout cohort was conducted over 16 mo. YOY and age 1+ fish were sampled from 7 different field sites with various temperature regimes, and monitored for infection with T. bryosalmonae and the nematode Raphidascaris acus. T. bryosamonae was detectable in brown trout YOY from all sampling sites, with similar renal pathology, independent of water temperature. During winter months, recovery was mainly influenced by the presence or absence of concurrent infection with R. acus larvae. While brown trout without R. acus regenerated completely, concurrently infected brown trout showed incomplete recovery, with chronic renal lesions and incomplete translocation of T. bryosalmonae from the renal interstitium into the tubular lumen. Water temperature seemed to influence complete excretion of T. bryosalmonae, with spores remaining in trout from summer-warm rivers, but absent in trout from summer-cool rivers. In the following summer months, we found PKD infections in 1+ brown trout from all investigated river sites. The pathological lesions indicated a reinfection rather than a proliferation of remaining T. bryosalmonae. However, disease prevalence in 1+ trout was lower than in YOY.

The Use of a Vaginal Conductivity Probe to Influence Calf Sex Ratio via Altered Insemination Time

One hundred eighty-nine mixed breed beef heifers from 13 consignors enrolled in the MACEP heifer development project were utilized in this study. Heifers were synchronized by feeding 0.5 mg melengestrol acetate (MGA) per head per day for 14 days followed by an injection of prostaglandin F2a (PGF2a; 25 mg Lutalyse®) 17 days after the last MGA feeding. Each heifer was fitted with a Heatwatch® transmitter on the morning of PGF2a administration to facilitate detection of estrus. Vaginal conductivity measurements were taken using an Ovatec® probe every 12 hours for 96 hours beginning at the time of PGF2a injection. Heifers randomly assigned to produce a female calf were inseminated near the onset of estrus (as indicated by probe values of £ 55 on the decline). Heifers randomly assigned to produce a male calf were inseminated approximately 24 hours after the onset of estrus (as indicated by probe values of ³ 60 on the incline). All heifers not inseminated by 96 hours after PGF2a were mass inseminated in an attempt to impregnate as many heifers as possible. Heifers that were diagnosed as pregnant as a result of the artificial insemination were subjected to ultrasonography for fetal sex determination. Only 70 of the 189 heifers (37.0%) exhibited estrus according to Heatwatch® and incidence of estrus was influenced by heifer average daily gain, reproductive tract score, and disposition score. Heifers receiving a disposition score of 3 (78.7) had a higher (P<.05) probe reading at AI than those receiving a disposition score of 1 or 2 (70.8 and 72.5, respectively). Heifers with probe readings at insemination of 80 - 84 and > 84 had lower (P<.05) pregnancy rates to AI (13.6 and 0.0%, respectively) than heifers with probe readings in the ranges of < 60, 60 - 64, 65 - 69, 70 - 74, and 75 - 79 (35.7, 40.9, 31.4, 35.3, and 26.9% respectively). Heifers that were bred when probe values were increasing had a lower (P<.05) percentage of male fetuses (34.4%) than those bred during a period of decreasing probe values (69.2% male fetuses). These results demonstrate that a vaginal conductivity probe may be a useful tool to determine an insemination time that could potentially alter calf sex ratio.

High-temperature induced dehydration, phase transition and exsolution in amicite: A single-crystal X-ray study

Temperature dependent single-crystal X-ray data were collected on amicite K4Na4(Al8Si8O32)·11H2O from Kola Peninsula (Russia) in steps of 25 °C from room temperature to 175 °C and of 50 °C up to 425 °C. At room temperature amicite has space group I2 with a = 10.2112(1), b = 10.4154(1), c = 9.8802(1) Å, β = 88.458(1)°, V = 1050.416(18) Å3. Its crystal structure is based on a Si–Al ordered tetrahedral framework of the GIS type with two systems of eight-membered channels running along the a and c axes. Extraframework K and Na cations are ordered at two fully occupied sites. Above 75 °C amicite was found to partly dehydrate into two separate but coherently intergrown phases, both of space group I2/a, one K-rich ∼K8(Al8Si8O32) ·4H2O (at 75 °C: a = 10.038(2), b = 9.6805(19), c = 9.843(2) Å, β = 89.93(3)°, V = 956.5(3) Å3) and the other Na-rich ∼Na8(Al8Si8O32)·2H2O (at 75 °C: a = 9.759(2), b = 8.9078(18), c = 9.5270(19) Å, β = 89.98(3)°, V = 828.2(3) Å3). Upon further heating above 75 °C the Na- and K-phases lost remaining H2O with only minor influence on the framework structure and became anhydrous at 175 °C and 375 °C, respectively. The two anhydrous phases persisted up to 425 °C. Backscattered electron images of a heated crystal displayed lamellar intergrowth of the K- and Na-rich phases. Exposed to ambient humid conditions K- and Na-rich phases rehydrated and conjoined to the original one phase I2 structure.

Sex identification and PIT-tagging: tools and prospects for studying intersexual differences in freshwater fishes

This study evaluated a technique to allow the long-term monitoring of individual fishes of known sex in the wild using sex confirmation in close proximity to the reproductive period combined with individual tagging. Hundreds of partially migratory roach Rutilus rutilus were tagged with passive integrated transponders (PIT) following sex determination in spring and various performance measures were compared with fish tagged outside the reproductive period in autumn. Short-term survival was > 95% for R. rutilus sexed and tagged under natural field conditions. Total length (LT) did not affect the probability of survival within the size range tagged (119–280mm), nor were there differences in timing of migration the following season between individuals sexed and tagged in spring and individuals tagged in autumn (i.e. outside the reproductive period). Also, a similar per cent of R. rutilus sexed and tagged in spring and tagged in autumn migrated the following season (34·5 and 34·7%). Moreover, long-term recapture data revealed no significant differences in body condition between R. rutilus individuals sexed and tagged in spring, individuals tagged in autumn and unmanipulated individuals. The observed sex ratio of recaptured fish did not differ from the expected values of equal recapture rates between males and females. Hence, there is no observable evidence for an adverse effect of tagging close to the reproductive period and therefore this method is suitable for studying intersexual differences and other phenotypic traits temporarily expressed during reproduction at the individual level in fishes.

Mechanisms of rapid sympatric speciation by sex reversal and sexual selection in cichlid fish

Mechanisms of speciation in cichlid fish were investigated by analyzing population genetic models of sexual selection on sex-determining genes associated with color polymorphisms. The models are based on a combination of laboratory experiments and field observations on the ecology, male and female mating behavior, and inheritance of sex-determination and color polymorphisms. The models explain why sex-reversal genes that change males into females tend to be X-linked and associated with novel colors, using the hypothesis of restricted recombination on the sex chromosomes, as suggested by previous theory on the evolution of recombination. The models reveal multiple pathways for rapid sympatric speciation through the origin of novel color morphs with strong assortative mating that incorporate both sex-reversal and suppressor genes. Despite the lack of geographic isolation or ecological differentiation, the new species coexists with the ancestral species either temporarily or indefinitely. These results may help to explain different patterns and rates of speciation among groups of cichlids, in particular the explosive diversification of rock-dwelling haplochromine cichlids.

Fast magnetic resonance temperature imaging for focused ultrasound thermal therapy

The current standard for temperature sensitive imaging using magnetic resonance (MR) is 2-D, spoiled, fast gradient-echo (fGRE) phase-difference imaging exploiting temperature dependent changes in the proton resonance frequency (PRF). The echo-time (TE) for optimal sensitivity is larger than the typical repetition time (TR) of an fGRE sequence. Since TE must be less than TR in the fGRE sequence, this limits the technique's achievable sensitivity, spatial, and temporal resolution. This adversely affects both accuracy and volume coverage of the measurements. Accurate measurement of the rapid temperature changes associated with pulsed thermal therapies, such as high-intensity focused ultrasound (FUS), at optimal temperature sensitivity requires faster acquisition times than those currently available. ^ Use of fast MR acquisition strategies, such as interleaved echo-planar and spiral imaging, can provide the necessary increase in temporal performance and sensitivity while maintaining adequate signal-to-noise and in-plane spatial resolution. This research explored the adaptation and optimization of several fast MR acquisition methods for thermal monitoring of pulsed FUS thermal therapy. Temperature sensitivity, phase-difference noise and phase-difference to phase-difference-to noise ratio for the different pulse sequences were evaluated under varying imaging parameters in an agar gel phantom to establish optimal sequence parameters for temperature monitoring. The temperature sensitivity coefficient of the gel phantom was measured, allowing quantitative temperature extrapolations. ^ Optimized fast sequences were compared based on the ability to accurately monitor temperature changes at the focus of a high-intensity focused ultrasound unit, volume coverage, and contrast-to-noise ratio in the temperature maps. Operating parameters, which minimize complex phase-difference measurement errors introduced by use of the fast-imaging methods, were established. ^