Genome-Wide Analysis Reveals Selection for Important Traits in Domestic Horse Breeds

Intense selective pressures applied over short evolutionary time have resulted in homogeneity within, but substantial variation among, horse breeds. Utilizing this population structure, 744 individuals from 33 breeds, and a 54,000 SNP genotyping array, breed-specific targets of selection were identified using an FST-based statistic calculated in 500-kb windows across the genome. A 5.5-Mb region of ECA18, in which the myostatin (MSTN) gene was centered, contained the highest signature of selection in both the Paint and Quarter Horse. Gene sequencing and histological analysis of gluteal muscle biopsies showed a promoter variant and intronic SNP of MSTN were each significantly associated with higher Type 2B and lower Type 1 muscle fiber proportions in the Quarter Horse, demonstrating a functional consequence of selection at this locus. Signatures of selection on ECA23 in all gaited breeds in the sample led to the identification of a shared, 186-kb haplotype including two doublesex related mab transcription factor genes (DMRT2 and 3). The recent identification of a DMRT3 mutation within this haplotype, which appears necessary for the ability to perform alternative gaits, provides further evidence for selection at this locus. Finally, putative loci for the determination of size were identified in the draft breeds and the Miniature horse on ECA11, as well as when signatures of selection surrounding candidate genes at other loci were examined. This work provides further evidence of the importance of MSTN in racing breeds, provides strong evidence for selection upon gait and size, and illustrates the potential for population-based techniques to find genomic regions driving important phenotypes in the modern horse. © 2013 Petersen et al.

Genetic Diversity in the Modern Horse Illustrated from Genome-Wide SNP Data

Horses were domesticated from the Eurasian steppes 5,000-6,000 years ago. Since then, the use of horses for transportation, warfare, and agriculture, as well as selection for desired traits and fitness, has resulted in diverse populations distributed across the world, many of which have become or are in the process of becoming formally organized into closed, breeding populations (breeds). This report describes the use of a genome-wide set of autosomal SNPs and 814 horses from 36 breeds to provide the first detailed description of equine breed diversity. FST calculations, parsimony, and distance analysis demonstrated relationships among the breeds that largely reflect geographic origins and known breed histories. Low levels of population divergence were observed between breeds that are relatively early on in the process of breed development, and between those with high levels of within-breed diversity, whether due to large population size, ongoing outcrossing, or large within-breed phenotypic diversity. Populations with low within-breed diversity included those which have experienced population bottlenecks, have been under intense selective pressure, or are closed populations with long breed histories. These results provide new insights into the relationships among and the diversity within breeds of horses. In addition these results will facilitate future genome-wide association studies and investigations into genomic targets of selection. © 2013 Petersen et al.

Ageing and Development Newsletter No. 3

Karoline Schmid: Caribbean challenges o f a global phenom enon. Harold Robinson: Information is the basis for effective action. Implementation of the Regional Strategy. Caribbean steps towards a society for all ages Montevideo: ECLAC called the attention of countries on social protection.

The genomes of two key bumblebee species with primitive eusocial organization

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Suppression of Hypoxia-Inducible Factor-1 alpha Contributes to the Antiangiogenic Activity of Red Propolis Polyphenols in Human Endothelial Cells

Polyphenol-enriched fractions from natural sources have been proposed to interfere with angiogenesis in pathological conditions. We recently reported that red propolis polyphenols (RPP) exert antiangiogenic activity. However, molecular mechanisms of this activity remain unclear. Here, we aimed at characterizing molecular mechanisms to explain the impact of RPP on endothelial cells' (EC) physiology. We used in vitro and ex and in vivo models to test the hypothesis that RPP inhibit angiogenesis by affecting hypoxia-inducible factor-1 alpha (HIF1 alpha) stabilization in EC. RPP (10 mg/L) affected angiogenesis by reducing migration and sprouting of EC, attenuated the formation of new blood vessels, and decreased the differentiation of embryonic stem cells into CD31-positive cells. Moreover, RPP (10 mg/L) inhibited hypoxia- or dimethyloxallylglycine-induced mRNA and protein expression of the crucial angiogenesis promoter vascular endothelial growth factor (VEGF) in a time-dependent mariner. Under hypoxic conditions, RPP at 10 mg/L, supplied for 1-4 h, decreased HIF1 alpha protein accumulation, which in turn attenuated VEGF gene expression. In addition, RPP reduced the HIF1 alpha protein half-life from similar to 58 min to 38 min under hypoxic conditions. The reduced HIF1 alpha protein half-life was associated with an increase in the von Hippel-Lindau (pVHL)-dependent proteasomal degradation of HIF1 alpha. RPP (10 mg/L, 4 h) downregulated Cdc42 protein expression. This caused a corresponding increase in pVHL protein levels and a subsequent degradation of HIF1 alpha. In summary, we have elucidated the underlying mechanism for the antiangiogenic action of RPP, which attenuates HIF1 alpha protein accumulation and signaling. J. Nutr. 142: 441-447, 2012.

Max Bill in Italia . Lo spazio logico dell'architettura

I Max Bill is an intense giornata of a big fresco. An analysis of the main social, artistic and cultural events throughout the twentieth century is needed in order to trace his career through his masterpieces and architectures. Some of the faces of this hypothetical mural painting are, among others, Le Corbusier, Walter Gropius, Ernesto Nathan Rogers, Kandinskij, Klee, Mondrian, Vatongerloo, Ignazio Silone, while the backcloth is given by artistic avant-gardes, Bauhaus, International Exhibitions, CIAM, war events, reconstruction, Milan Triennali, Venice Biennali, the School of Ulm. Architect, even though more known as painter, sculptor, designer and graphic artist, Max Bill attends the Bauhaus as a student in the years 1927-1929, and from this experience derives the main features of a rational, objective, constructive and non figurative art. His research is devoted to give his art a scientific methodology: each work proceeds from the analysis of a problem to the logical and always verifiable solution of the same problem. By means of composition elements (such as rhythm, seriality, theme and its variation, harmony and dissonance), he faces, with consistent results, themes apparently very distant from each other as the project for the H.f.G. or the design for a font. Mathematics are a constant reference frame as field of certainties, order, objectivity: ‘for Bill mathematics are never confined to a simple function: they represent a climate of spiritual certainties, and also the theme of non attempted in its purest state, objectivity of the sign and of the geometrical place, and at the same time restlessness of the infinity: Limited and Unlimited ’. In almost sixty years of activity, experiencing all artistic fields, Max Bill works, projects, designs, holds conferences and exhibitions in Europe, Asia and Americas, confronting himself with the most influencing personalities of the twentieth century. In such a vast scenery, the need to limit the investigation field combined with the necessity to address and analyse the unpublished and original aspect of Bill’s relations with Italy. The original contribution of the present research regards this particular ‘geographic delimitation’; in particular, beyond the deep cultural exchanges between Bill and a series of Milanese architects, most of all with Rogers, two main projects have been addressed: the realtà nuova at Milan Triennale in 1947, and the Contemporary Art Museum in Florence in 1980. It is important to note that these projects have not been previously investigated, and the former never appears in the sources either. These works, together with the most well-known ones, such as the projects for the VI and IX Triennale, and the Swiss pavilion for the Biennale, add important details to the reference frame of the relations which took place between Zurich and Milan. Most of the occasions for exchanges took part in between the Thirties and the Fifties, years during which Bill underwent a significant period of artistic growth. He meets the Swiss progressive architects and the Paris artists from the Abstraction-Création movement, enters the CIAM, collaborates with Le Corbusier to the third volume of his Complete Works, and in Milan he works and gets confronted with the events related to post-war reconstruction. In these years Bill defines his own working methodology, attaining an artistic maturity in his work. The present research investigates the mentioned time period, despite some necessary exceptions. II The official Max Bill bibliography is naturally wide, including spreading works along with ones more devoted to analytical investigation, mainly written in German and often translated into French and English (Max Bill himself published his works in three languages). Few works have been published in Italian and, excluding the catalogue of the Parma exhibition from 1977, they cannot be considered comprehensive. Many publications are exhibition catalogues, some of which include essays written by Max Bill himself, some others bring Bill’s comments in a educational-pedagogical approach, to accompany the observer towards a full understanding of the composition processes of his art works. Bill also left a great amount of theoretical speculations to encourage a critical reading of his works in the form of books edited or written by him, and essays published in ‘Werk’, magazine of the Swiss Werkbund, and other international reviews, among which Domus and Casabella. These three reviews have been important tools of analysis, since they include tracks of some of Max Bill’s architectural works. The architectural aspect is less investigated than the plastic and pictorial ones in all the main reference manuals on the subject: Benevolo, Tafuri and Dal Co, Frampton, Allenspach consider Max Bill as an artist proceeding in his work from Bauhaus in the Ulm experience . A first filing of his works was published in 2004 in the monographic issue of the Spanish magazine 2G, together with critical essays by Karin Gimmi, Stanislaus von Moos, Arthur Rüegg and Hans Frei, and in ‘Konkrete Architektur?’, again by Hans Frei. Moreover, the monographic essay on the Atelier Haus building by Arthur Rüegg from 1997, and the DPA 17 issue of the Catalonia Polytechnic with contributions of Carlos Martì, Bruno Reichlin and Ton Salvadò, the latter publication concentrating on a few Bill’s themes and architectures. An urge to studying and going in depth in Max Bill’s works was marked in 2008 by the centenary of his birth and by a recent rediscovery of Bill as initiator of the ‘minimalist’ tradition in Swiss architecture. Bill’s heirs are both very active in promoting exhibitions, researching and publishing. Jakob Bill, Max Bill’s son and painter himself, recently published a work on Bill’s experience in Bauhaus, and earlier on he had published an in-depth study on ‘Endless Ribbons’ sculptures. Angela Thomas Schmid, Bill’s wife and art historian, published in end 2008 the first volume of a biography on Max Bill and, together with the film maker Eric Schmid, produced a documentary film which was also presented at the last Locarno Film Festival. Both biography and documentary concentrate on Max Bill’s political involvement, from antifascism and 1968 protest movements to Bill experiences as Zurich Municipality councilman and member of the Swiss Confederation Parliament. In the present research, the bibliography includes also direct sources, such as interviews and original materials in the form of letters correspondence and graphic works together with related essays, kept in the max+binia+jakob bill stiftung archive in Zurich. III The results of the present research are organized into four main chapters, each of them subdivided into four parts. The first chapter concentrates on the research field, reasons, tools and methodologies employed, whereas the second one consists of a short biographical note organized by topics, introducing the subject of the research. The third chapter, which includes unpublished events, traces the historical and cultural frame with particular reference to the relations between Max Bill and the Italian scene, especially Milan and the architects Rogers and Baldessari around the Fifties, searching the themes and the keys for interpretation of Bill’s architectures and investigating the critical debate on the reviews and the plastic survey through sculpture. The fourth and last chapter examines four main architectures chosen on a geographical basis, all devoted to exhibition spaces, investigating Max Bill’s composition process related to the pictorial field. Paintings has surely been easier and faster to investigate and verify than the building field. A doctoral thesis discussed in Lausanne in 1977 investigating Max Bill’s plastic and pictorial works, provided a series of devices which were corrected and adapted for the definition of the interpretation grid for the composition structures of Bill’s main architectures. Four different tools are employed in the investigation of each work: a context analysis related to chapter three results; a specific theoretical essay by Max Bill briefly explaining his main theses, even though not directly linked to the very same work of art considered; the interpretation grid for the composition themes derived from a related pictorial work; the architecture drawing and digital three-dimensional model. The double analysis of the architectural and pictorial fields is functional to underlining the relation among the different elements of the composition process; the two fields, however, cannot be compared and they stay, in Max Bill’s works as in the present research, interdependent though self-sufficient. IV An important aspect of Max Bill production is self-referentiality: talking of Max Bill, also through Max Bill, as a need for coherence instead of a method limitation. Ernesto Nathan Rogers describes Bill as the last humanist, and his horizon is the known world but, as the ‘Concrete Art’ of which he is one of the main representatives, his production justifies itself: Max Bill not only found a method, but he autonomously re-wrote the ‘rules of the game’, derived timeless theoretical principles and verified them through a rich and interdisciplinary artistic production. The most recurrent words in the present research work are synthesis, unity, space and logic. These terms are part of Max Bill’s vocabulary and can be referred to his works. Similarly, graphic settings or analytical schemes in this research text referring to or commenting Bill’s architectural projects were drawn up keeping in mind the concise precision of his architectural design. As for Mies van der Rohe, it has been written that Max Bill took art to ‘zero degree’ reaching in this way a high complexity. His works are a synthesis of art: they conceptually encompass all previous and –considered their developments- most of contemporary pictures. Contents and message are generally explicitly declared in the title or in Bill’s essays on his artistic works and architectural projects: the beneficiary is invited to go through and re-build the process of synthesis generating the shape. In the course of the interview with the Milan artist Getulio Alviani, he tells how he would not write more than a page for an essay on Josef Albers: everything was already evident ‘on the surface’ and any additional sentence would be redundant. Two years after that interview, these pages attempt to decompose and single out the elements and processes connected with some of Max Bill’s works which, for their own origin, already contain all possible explanations and interpretations. The formal reduction in favour of contents maximization is, perhaps, Max Bill’s main lesson.

Aeolian geomorphodynamics in endorheic basins of the Mongolian Gobi Desert

Die vorliegende Arbeit ist im Zuge des DFG Projektes Spätpleistozäne, holozäne und aktuelle Geomorphodynamik in abflusslosen Becken der Mongolischen Gobi´´ entstanden. Das Arbeitsgebiet befindet sich in der südlichen Mongolei im nördlichen Teil der Wüste Gobi. Neben einigen Teilen der Sahara (Heintzenberg, 2009), beispielsweise das Bodélé Becken des nördlichen Tschads (z.B. Washington et al., 2006a; Todd et al., 2006; Warren et al., 2007) wird Zentralasien als ein Hauptliefergebiet für Partikel in die globale Zirkulation der Atmosphäre gesehen (Goudie, 2009). Hauptaugenmerk liegt hierbei besonders auf den abflusslosen Becken und deren Sedimentablagerungen. Die, der Deflation ausgesetzten Flächen der Seebecken, sind hauptsächliche Quelle für Partikel die sich in Form von Staub respektive Sand ausbreiten. Im Hinblick auf geomorphologische Landschaftsentwicklung wurde der Zusammenhang von Beckensedimenten zu Hangdepositionen numerisch simuliert. Ein von Grunert and Lehmkuhl (2004) publiziertes Model, angelehnt an Ideen von Pye (1995) wird damit in Betracht gezogen. Die vorliegenden Untersuchungen modellieren Verbreitungsmechanismen auf regionaler Ebene ausgehend von einer größeren Anzahl an einzelnen punktuellen Standorten. Diese sind repräsentativ für die einzelnen geomorphologischen Systemglieder mit möglicherweise einer Beteiligung am Budget aeolischer Geomorphodynamik. Die Bodenbedeckung durch das charakteristische Steinpflaster der Gobi - Region, sowie unter anderem Korngrößenverteilungen der Oberflächensedimente wurden untersucht. Des Weiteren diente eine zehnjährige Zeitreihe (Jan 1998 bis Dez 2007) meteorologischer Daten als Grundlage zur Analyse der Bedingungen für äolische Geomorphodynamik. Die Daten stammen von 32 staatlichen mongolischen Wetterstationen aus der Region und Teile davon wurden für die Simulationen verwendet. Zusätzlich wurden atmosphärische Messungen zur Untersuchung der atmosphärischen Stabilität und ihrer tageszeitlichen Variabilität mit Mess-Drachenaufstiegen vorgenommen. Die Feldbefunde und auch die Ergebnisse der Laboruntersuchungen sowie der Datensatz meteorologischer Parameter dienten als Eingangsparameter für die Modellierungen. Emissionsraten der einzelnen Standorte und die Partikelverteilung im 3D Windfeld wurden modelliert um die Konvektivität der Beckensedimente und Hangdepositionen zu simulieren. Im Falle hoher mechanischer Turbulenz der bodennahen Luftschicht (mit einhergehender hoher Wind Reibungsgeschwindigkeit), wurde generell eine neutrale Stabilität festgestellt und die Simulationen von Partikelemission sowie deren Ausbreitung und Deposition unter neutraler Stabilitätsbedingung berechnet. Die Berechnung der Partikelemission wurde auf der Grundlage eines sehr vereinfachten missionsmodells in Anlehnung an bestehende Untersuchungen (Laurent et al., 2006; Darmenova et al., 2009; Shao and Dong, 2006; Alfaro, 2008) durchgeführt. Sowohl 3D Windfeldkalkulationen als auch unterschiedliche Ausbreitungsszenarien äolischer Sedimente wurden mit dem kommerziellen Programm LASAT® (Lagrange-Simulation von Aerosol-Transport) realisiert. Diesem liegt ein Langargischer Algorithmus zugrunde, mittels dessen die Verbreitung einzelner Partikel im Windfeld mit statistischer Wahrscheinlichkeit berechnet wird. Über Sedimentationsparameter kann damit ein Ausbreitungsmodell der Beckensedimente in Hinblick auf die Gebirgsfußflächen und -hänge generiert werden. Ein weiterer Teil der Untersuchungen beschäftigt sich mit der geochemischen Zusammensetzung der Oberflächensedimente. Diese Proxy sollte dazu dienen die simulierten Ausbreitungsrichtungen der Partikel aus unterschiedlichen Quellregionen nach zu verfolgen. Im Falle der Mongolischen Gobi zeigte sich eine weitestgehende Homogenität der Minerale und chemischen Elemente in den Sedimenten. Laser Bebohrungen einzelner Sandkörner zeigten nur sehr leichte Unterschiede in Abhängigkeit der Quellregionen. Die Spektren der Minerale und untersuchten Elemente deuten auf graitische Zusammensetzungen hin. Die, im Untersuchungsgebiet weit verbreiteten Alkali-Granite (Jahn et al., 2009) zeigten sich als hauptverantwortlich für die Sedimentproduktion im Untersuchungsgebiet. Neben diesen Mineral- und Elementbestimmungen wurde die Leichtmineralfraktion auf die Charakteristik des Quarzes hin untersucht. Dazu wurden Quarzgehalt, Kristallisation und das Elektronen-Spin-Resonanz Signal des E’1 - Centers in Sauerstoff Fehlstellungen des SiO2 Gitters bestimmt. Die Untersuchungen sind mit dem Methodenvorschlag von Sun et al. (2007) durchgeführt worden und sind prinzipiell gut geeignet um Herkunftsanalysenrndurchzuführen. Eine signifikante Zuordnung der einzelnen Quellgebiete ist jedoch auch in dieser Proxy nicht zu finden gewesen.

Mode-coupling theory: generalizations, high dimensions and microscopic dynamics

This work contains several applications of the mode-coupling theory (MCT) and is separated into three parts. In the first part we investigate the liquid-glass transition of hard spheres for dimensions d→∞ analytically and numerically up to d=800 in the framework of MCT. We find that the critical packing fraction ϕc(d) scales as d²2^(-d), which is larger than the Kauzmann packing fraction ϕK(d) found by a small-cage expansion by Parisi and Zamponi [J. Stat. Mech.: Theory Exp. 2006, P03017 (2006)]. The scaling of the critical packing fraction is different from the relation ϕc(d)∼d2^(-d) found earlier by Kirkpatrick and Wolynes [Phys. Rev. A 35, 3072 (1987)]. This is due to the fact that the k dependence of the critical collective and self nonergodicity parameters fc(k;d) and fcs(k;d) was assumed to be Gaussian in the previous theories. We show that in MCT this is not the case. Instead fc(k;d) and fcs(k;d), which become identical in the limit d→∞, converge to a non-Gaussian master function on the scale k∼d^(3/2). We find that the numerically determined value for the exponent parameter λ and therefore also the critical exponents a and b depend on the dimension d, even at the largest evaluated dimension d=800. In the second part we compare the results of a molecular-dynamics simulation of liquid Lennard-Jones argon far away from the glass transition [D. Levesque, L. Verlet, and J. Kurkijärvi, Phys. Rev. A 7, 1690 (1973)] with MCT. We show that the agreement between theory and computer simulation can be improved by taking binary collisions into account [L. Sjögren, Phys. Rev. A 22, 2866 (1980)]. We find that an empiric prefactor of the memory function of the original MCT equations leads to similar results. In the third part we derive the equations for a mode-coupling theory for the spherical components of the stress tensor. Unfortunately it turns out that they are too complex to be solved numerically.

Generierung eines BAC-transgenen Mausstamms zur Analyse von Melanomen

Da Tumorerkrankungen ein enormes Gesundheitsproblem in der westlichen Welt darstellen, wird eine Vielzahl neuer Behandlungsstrategien entwickelt. Neuartige Tumor-Therapeutika werden jedoch üblicherweise zunächst an Tiermodellen evaluiert, bevor sie am Menschen angewandt werden.rnIn der vorliegenden Arbeit wurde ein BAC-transgenes Mausmodell generiert, welches als autochthones Melanommodell zur Anwendung kommen sollte.rnZunächst wurde dafür ein DNA-Konstrukt erzeugt. Dieses enthält die Melanom-Onkogene BrafV600E, Cdk4R24C und Mitf deren Expression durch die Tamoxifen-induzierbare Rekombinase CreERT2 kontrollierbar sein sollte. Die Verwendung des Tyrosinasepromoters sollte die melanozytenspezifische Expression der eingebrachten Gene gewährleisten. Ein weiterer Bestandteil des Konstrukts ist ein Luziferase-Gen, welches die Lokalisierung Onkogen-exprimierender Zellen durch in vivo-Biolumineszenz-Imaging erlaubt, da die Onkogen- und Luziferase-Expression durch 2A-Sequenzen gekoppelt sind.rnVor der Generierung der transgenen Tiere sollten in vitro Analysen die Funktionalität des Konstruktteils, bestehend aus den Onkogenen und der Luziferase, klären. Zu diesem Zweck wurde die Zelllinie C22 mit einem Expressionsvektor transfiziert, welcher den genannten Konstruktteil enthielt. Es konnte ein Anstieg der Braf- und Cdk4-Expression auf Protein Ebene, das Vorhandensein von Luziferase-Aktivität und die Aktivierung des MAP-Kinase-Signalwegs nachgewiesen werden. Die Funktionalität des untersuchten Konstruktteils war damit nahegelegt und die Generierung der transgenen Tiere wurde fortgesetzt.rnDie Pronukeus-Injektion resultierte schließlich in 3 Founder-Tieren, die mittels PCR und Southern Blot identifiziert wurden und die Bezeichnung „B6 tg Tyr iOnkogene“ (TyriOn) erhielten. Durch Verkreuzen der Founder-Tiere mit C57BL/6 Mäusen wurden im weiteren Verlauf 3 Linien erzeugt. Bei in vivo Biolumineszenz-Messungen zeigten Tiere der Linie D einen gewissen Grad an Hintergrund-Luziferase-Aktivität, die jedoch durch Tamoxifen-Injektionen verstärkt werden konnte. In den Folgegenerationen ging diese Tamoxifen-induzierte Verstärkung der Luziferase-Aktivität teilweise verloren. Es wurde die Vermutung angestellt, dass funktionelle und nicht-funktionelle Varianten des Transgens an unterschiedlichen Stellen im Genom von Founder D integriert hatten, und sich in den folgenden Generationen auf die Nachkommen verteilten. Die mangelnde Induzierbarkeit betroffener Tiere konnte nicht auf fehlende Integrität der Sequenz „iOnkogene“ in diesen Tieren oder auf nicht-funktionelle loxP-Stellen im Konstrukt zurückgeführt werden.rnTamoxifen-Injektionen führten in TyriOn-D Tieren im Laufe von 15 Monaten nicht zur Entwicklung von Tumoren. Ebenso wenig konnten in TyriOn-D / Cre del Tieren, welche die eingebrachten Onkogene maximal exprimieren sollten, Tumoren detektiert werden. Um zu analysieren, ob die eingebrachten Onkogene die Bildung von Tumoren begünstigen, wurden TyriOn-D Tiere mit dem Melanom-anfälligen Stamm MT/ret verkreuzt. Hierzu konnte im Rahmen dieser Arbeit noch kein Ergebnis erzielt werden. Allerdings konnte in Melanomen von TyriOn-D / MT/ret Tieren Luziferase-Aktivität bei in vivo Biolumineszenz-Messungen und CreERT2 RNA durch RT-PCR detektiert werden.rnTyriOn-D / MT/ret Tiere werden im weiteren Verlauf dieses Projektes nicht nur der Analyse der Melanomentwicklung dienen. Deren Tumore ermöglichen außerdem weitere Untersuchungen bezüglich der Funktionalität des Konstrukts, die teilweise in TyriOn Tieren keine Resultate ergaben.

Computer simulations of two-dimensional colloidal crystals under confinement and shear

In this thesis we are presenting a broadly based computer simulation study of two-dimensional colloidal crystals under different external conditions. In order to fully understand the phenomena which occur when the system is being compressed or when the walls are being sheared, it proved necessary to study also the basic motion of the particles and the diffusion processes which occur in the case without these external forces. In the first part of this thesis we investigate the structural transition in the number of rows which occurs when the crystal is being compressed by placing the structured walls closer together. Previous attempts to locate this transition were impeded by huge hysteresis effects. We were able to determine the transition point with higher precision by applying both the Schmid-Schilling thermodynamic integration method and the phase switch Monte Carlo method in order to determine the free energies. These simulations showed not only that the phase switch method can successfully be applied to systems with a few thousand particles and a soft crystalline structure with a superimposed pattern of defects, but also that this method is way more efficient than a thermodynamic integration when free energy differences are to be calculated. Additionally, the phase switch method enabled us to distinguish between several energetically very similar structures and to determine which one of them was actually stable. Another aspect considered in the first result chapter of this thesis is the ensemble inequivalence which can be observed when the structural transition is studied in the NpT and in the NVT ensemble. The second part of this work deals with the basic motion occurring in colloidal crystals confined by structured walls. Several cases are compared where the walls are placed in different positions, thereby introducing an incommensurability into the crystalline structure. Also the movement of the solitons, which are created in the course of the structural transition, is investigated. Furthermore, we will present results showing that not only the well-known mechanism of vacancies and interstitial particles leads to diffusion in our model system, but that also cooperative ring rotation phenomena occur. In this part and the following we applied Langevin dynamics simulations. In the last chapter of this work we will present results on the effect of shear on the colloidal crystal. The shear was implemented by moving the walls with constant velocity. We have observed shear banding and, depending on the shear velocity, that the inner part of the crystal breaks into several domains with different orientations. At very high shear velocities holes are created in the structure, which originate close to the walls, but also diffuse into the inner part of the crystal.

Atome und Bücher : Primo Levis Erzählung Kohlenstoff im Periodischen System und Hermann Römpps „Lebensgeschichte eines Kohlenstoffatoms“ /// Arbeitsblätter für die Sachbuchforschung ; 21

Zusammenfassung: Primo Levis 1975 publiziertes Buch Il sistema periodico (Das periodische System, deutsch 1986) wurde 2006 bei einer Befragung des Imperial College in London zum „best science book ever“ gekürt. Zweifellos gehört Levis Buch zu den berühmtesten literarischen Werken mit chemischem Inhalt. Wohl jeder Chemiker kennt es oder hat schon davon gehört. Es gliedert sich in 21 Element-Erzählungen, die berühmteste von diesen ist die letzte, die vom Kohlenstoff handelt. Im Folgenden versuche ich, den Nachweis zu führen, dass diese Geschichte eine Vorlage hatte, nämlich die Erzählung ‚Lebensgeschichte eines Kohlenstoffatoms‘ von Hermann Römpp, die 1946 als Kosmos-Bändchen bei Franckh erschien. Hermann Römpp, der während des ‚Dritten Reiches‘ die antisemitischen und eugenischen Maßnahmen der Nationalsozialisten in einigen Schriften gepriesen und gerechtfertigt hatte, publizierte die Geschichte als einzige seines Oeuvres nicht unter eigenem Namen, sondern unter dem Pseudonym „Dr. Helmut Schmid“. rnDer Nachweis, dass Römpps Geschichte eine Vorlage für Levi war, soll eine vertiefte Lektüre von Levis Erzählung ermöglichen.

Methodenentwicklung zur Charakterisierung von metallischen Nanopartikeln und deren potentieller Einsatz bei der Analyse von Biomolekülen mittels ICP-MS Kopplungstechniken

Die qualitative und quantitative Analyse von Biomolekülen hat in den letzten Jahren und Jahrzehnten immer mehr an Bedeutung gewonnen. Durch das Aufkommen und die kontinuierliche Weiterentwicklung neuer Separations- und Detektionsmethoden und deren Verbindung miteinander zu leistungsfähigen Einheiten, erlangte man Schritt für Schritt neue Erkenntnisse bei ihrer Untersuchung. Die Elementmassenspektrometrie als nachweisstarke Detektionsmethode wird von vielen wissenschaftlichen Arbeitsgruppen bei der Trennung und Quantifizierung von Proteinen und Metalloproteinen mittels Detektion der in den Biomolekülen vorkommenden Metalle und Heteroatome angewendet. Heteroatome (z.B. Schwefel, Phosphor) haben im Plasma des ICP-MS (inductively coupled plasma - mass spectrometer) schlechte Ionisationseigenschaften und dementsprechend deutlich höhere Nachweisgrenzen als Metalle. Ein Ansatz, schlecht oder nicht detektierbare Verbindungen (also solche, die keine Metalle oder Heteroatome enthalten) mit dem ICP-MS sichtbar zu machen, ist die Markierung der selbigen mit Metallionen oder -cluster. rnIn dieser Arbeit ist es gelungen, der Analyse ganz unterschiedlicher Substanzklassen, zum einen metallische Nanopartikel und zum anderen Proteine, neue Impulse zu geben und zukünftiges Potential bei der Anwendung gekoppelter Techniken zur Separation und Detektion aufzuzeigen. Durch die Verwendung einer alten, aber neu konzipierten Trenntechnik, der Gelelektrophorese (GE), und deren Kopplung an einen modernen Detektor, dem ICP-MS, kann die für die Proteinanalytik weit verbreitete Gelelektrophorese ihr enormes Potential bei der Trennung verschiedenster Verbindungsklassen mit der exzellenten Nachweisstärke und Elementspezifität des ICP-MS verbinden und dadurch mit deutlich weniger Arbeitsaufwand als bisher qualitative und auch quantitative Ergebnisse produzieren. Bisher war dies nur mit großem präparativem Aufwand unter Verwendung der laser ablation möglich. Bei der Analyse von Nanopartikeln konnte aufgezeigt werden, dass durch die GE-ICP-MS-Kopplung aufgrund der guten Trenneigenschaften der GE vorhandene Spezies bzw. Fraktionen voneinander separiert werden und mit Hilfe des ICP-MS Informationen auf atomarem Niveau gewonnen werden können. Es war möglich, das atomare Verhältnis der Metallatome im Kern und der Schwefelatome in der Ligandenhülle eines Nanopartikels zu bestimmen und damit die Größe des Partikels abzuschätzen. Auch konnte die Anzahl der Goldatome in einem dem Schmid-Cluster ähnlichen Nanopartikel bestimmt werden, was vorher nur mit Hilfe von MALDI-TOF möglich war. Bei der Analyse von Biomolekülen konnte auf einfache Weise der Phosphorylierungsgrad verschiedener Proteine bestimmt werden. Auch bei kleinen Molekülen erzielt die Gelelektrophorese ausgezeichnete Trennergebnisse, wie z. B. bei der Analyse verschiedener Brom- und Iodspezies.rnDie stöchiometrische Kopplung eines Proteins an einen Nanopartikel, ohne eine der beiden Verbindungen in einem größeren Maße zu verändern, stellte jedoch eine Herausforderung dar, die im Rahmen dieser Arbeit nicht vollständig gelöst werden konnte. Verschiedene Ansätze zur Kopplung der beiden Substanzen wurden erprobt, jedoch führte keine zu dem gewünschten Ergebnis einer stöchiometrisch vollständigen und spezifischen Modifikation eines Proteins mit einem Nanopartikel. Durch das Potential der GE-ICP-MS-Kopplung bei der Analyse beider Substanz-klassen und dem Beweis der Praktikabilität und Zuverlässigkeit der Methode ist jedoch der Grundstein für weitere Forschungen auf diesem Gebiet gelegt worden. Ist eine geeignete chemische Kopplung der beiden Substanzklassen gefunden und beherrscht, steht auf analytischer Seite eine leistungsstarke Kombination aus Trennung und Detektion zur Verfügung, um die Quantifizierung von Proteinen entscheidend zu verbessern.rn

Dressurexperimente zum Kontrast- und Farbensehen von Phoca vitulina und Arctocephalus pusillus

Robben sind amphibische marine Säugetiere. Das bedeutet, dass sie zweirnunterschiedliche Lebensräume, Wasser und Land, bewohnen. Ihre sensorischen Systeme müssen auf beide Medien abgestimmt sein. Gerade für das Sehvermögen ist es eine große Herausforderung, sich den zwei optisch unterschiedlichen Medien anzupassen. Deshalb sind Forscher an dem Sehen von marinen Säugern seit dem zwanzigsten Jahrhundert so sehr interessiert. rnBis heute wird kontrovers diskutiert, ob marine Säugetiere Farbe sehen können, da sie durch einen Gendefekt nur einen Zapfentyp besitzen und somit zu den Zapfen-Monochromaten gehören. Dressurexperimente zeigten jedoch, dass Seebären und Seelöwen in der Lage sind grüne und blaue Testfelder von Graustufen zu unterscheiden (Busch & Dücker, 1987; Griebel & Schmid, 1992).rnUm auszuschließen, dass die Tiere ein Farbensehen über die Unterscheidung von Helligkeit vortäuschen, wurde in der vorliegenden Arbeit zunächst die Kontrasterkennung untersucht und danach Tests auf Farbensehen durchgeführt. Als Versuchstiere dienten zwei Seehunde (Phoca vitulina) und zwei Südafrikanische Seebären (Arctocephalus pusillus). Alle Versuche wurden unter freien Himmel im Zoo Frankfurt durchgeführt. Den Tieren wurden immer drei Testfelder zur Auswahl geboten: zwei waren gleich und zeigten ein homogenen Hintergrund, das dritte zeigte ein Dreieck auf demselben Hintergrund. Die Tiere wurden auf das Dreieck dressiert. In den Versuchen zum Helligkeitskontrast wurden graue Dreiecke auf grauem Hintergrund verwendet. Das Dreieck wurde nicht erkannt bei einem Luminanz-Kontrast (K= LD/(LD+LH)) zwischen 0,03 und -0,12.rnBeim Test auf Farbensehen wurden die Farben Blau, Grün, Gelb und Orange auf grauem Hintergrund verwendet. Die Testreihen zeigten, dass jedes Tier auch in Bereichen von geringem Helligkeitskontrast hohe Wahlhäufigkeiten auf das farbige Dreieck erzielte und somit eindeutig die Farben Blau, Grün und Gelb sehen konnte. Lediglich bei der Farbe Orange kann keine Aussage zum Farbensehen getroffen werden, da das farbige Dreieck immer dunkler war als der Hintergrund. rnZusammenfassend konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass Seehunde und Seebären in der Lage sind Farbe zu sehen. Vermutlich beruht diese Fähigkeit auf der Interaktion von Stäbchen und Zapfen. rn

Strukturbildung in Polyurethandispersionen und -filmen

Mechanische Eigenschaften nach Verfilmen sind häufig die wichtigsten Anforderungen für Polyurethandispersionen, so werden beispielsweise in den Hauptanwendungen im Beschichtungs- und Klebstoffsektor oftmals hohe Festigkeiten benötigt. Diese Anforderungen werden in der Dissertation durch eine gezielte Strukurbildung in den Polymeren adressiert. Mit einer hohen Kontrolle über den Polymeraufbau, durch die Ausbildung von kristallinen Bereichen, sowie mit phasenseparierten Morphologien werden drei Konzepte für die Modifikation der mechanischen Eigenschaften vorgestellt: Eine chemische bzw. kovalente Vernetzung wird mit funktionalisierten Polyurethanen erreicht, die physikalische Vernetzung kann reversibel die mechanische Festigkeit von Filmen erhöhen und Hybride mit kontrollierter Morphologie zeigen eine Kombination von Vorteilen ihrer Einzelbestandteile. Ferner zeichnen sich die synthetisierten Polyurethane gegenüber anderen Polymerklassen durch ihre relativ einfache Synthese und die Möglichkeit zur Herstellung multifunktionaler Materialien aus.

Genuis loci: Perdita e riscoperta del luogo

Il Genius Loci, affrontato nelle sue caratteristiche e analizzato tra la perdita e la riscoperta del luogo, è il filo conduttore per la rilettura di un percorso, che si snoda attraverso le esperienze didattiche progettuali maturate durante il corso di studi. L’analisi del concetto di luogo avviene secondo la lettura data dagli architetti che in particolare ne hanno promosso il confronto, Aldo Rossi e Christian Norberg-Schulz, nella loro interpretazione volta alla riscoperta della memoria del luogo e dell’identificazione con esso. Se da una parte c’è una valutazione della sedimentazione storica, individuata come memoria imprescindibile; dall’altra c’è un apprezzamento delle caratteristiche intrinseche del sito, che ne costituiscono la sua identità. Il confronto con alcuni scritti di Umberto Cao e Franco Purini ha permesso di concludere un lungo discorso, riallacciandolo al dibattito culturale che aveva suscitato. Per avvicinarci a questo concetto di rispetto del luogo e alla sua valorizzazione si sono presentati due progetti, che ne rappresentano da una parte la piena realizzazione e dall’altra il fallimento e questi sono il Centro culturale Jean-Marie Tjibaou a Nouméa in Nuova Caledonia di Renzo Piano ed il progetto Nexus di un complesso di abitazioni a Fukuoka, in Giappone, coordinato da Arata Isozaky. I progetti maturati durante le esperienze didattiche e presentati per un confronto sul tema sono: Un giardino in forma di teatro, progettato per il quadrilatero di Cervia, con la professoressa Maura Savini; Tre edifici per uffici e pubblici esercizi, realizzati all’interno di un intervento di gruppo più ampio, sulla Vena Mazzarini, a Cesenatico, affrontati con il professor Jose’ Charters Monteiro; un Edificio per il rilevamento delle acque, in prossimità di Kleve, in Germania, realizzato durante il periodo Erasmus, svoltosi presso la Fachhochschule di Colonia, con il professor Hannes Hermanns.