Information

29.6: Säugetiere - Biologie


29.6: Säugetiere

DoubletDecon: Entfaltung von Dubletts aus Einzelzell-RNA-Sequenzierungsdaten

Methoden zur Einzelzell-RNA-Sequenzierung (scRNA-seq) haben sich in den letzten Jahren stark weiterentwickelt. Während Tröpfchen- und Well-basierte Methoden die Einfanghäufigkeit von Zellen für scRNA-seq erhöht haben, erzeugen diese Technologien leicht technische Artefakte, wie z. B. Dublett-Zell-Einfang. Dubletts, die zwischen unterschiedlichen Zelltypen auftreten, können als hybride scRNA-seq-Profile erscheinen, haben jedoch keine unterschiedlichen Transkriptome von einzelnen Zellzuständen. Wir stellen DoubletDecon vor, einen Ansatz, der Dubletts mit einer Kombination aus Dekonvolutionsanalysen und der Identifizierung einzigartiger Genexpression im Zellzustand erkennt. Wir demonstrieren die Fähigkeit von DoubletDecon, synthetische, gemischte, genetische und Zell-Hashing-Zelldubletten aus scRNA-seq-Datensätzen unterschiedlicher zellulärer Komplexität mit hoher Sensitivität im Vergleich zu alternativen Ansätzen zu identifizieren. Wichtig ist, dass dieser Algorithmus die Vorhersage von gültigen Mischlinien- und Übergangszellzuständen als Dubletts verhindert, indem er ihre einzigartige Genexpression berücksichtigt. DoubletDecon verfügt über eine einfach zu bedienende grafische Benutzeroberfläche und ist mit verschiedenen Arten und Algorithmen zur unbeaufsichtigten Populationserkennung kompatibel.

Schlüsselwörter: RNA-seq Artefaktdetektion Bioinformatik Dekonvolution Dublett Multiplett Einzelzell-RNA-seq.

Copyright © 2019 Die Autoren. Herausgegeben von Elsevier Inc. Alle Rechte vorbehalten.


David Weisrock

Die Forschung im Weisrock Lab kombiniert Genetik, Genomik und Evolutionsbiologie. Ein Großteil unserer Forschung konzentriert sich auf die Verwendung der Genetik, um die geografischen Grenzen von Arten in der Natur aufzulösen, die Beziehungen zwischen diesen Abstammungslinien zu rekonstruieren und die Mechanismen zu untersuchen, die zu ihrer Entstehung geführt haben. Auf Bevölkerungsebene versucht unsere Forschung, die adaptiven und nicht-adaptiven Faktoren zu verstehen, die den Genfluss beeinflussen und die Artbildung vorantreiben. Auf einer eher makroevolutionären Ebene verwenden wir phylogenetische Ansätze, um die Evolutionsgeschichte von Artengemeinschaften aufzuklären und die Geschwindigkeiten ihrer Bildung abzuleiten.

Die Forschungsprojekte in unserem Labor decken ein breites taxonomisches Spektrum ab, von der Artbildung bei nordamerikanischen Tigersalamandern bis hin zur evolutionären Diversifizierung bei madagassischen Lemuren. Das Aufkommen der Genomik war für unsere Forschung besonders wertvoll und wir konzentrieren unsere Bemühungen zunehmend auf analytische Ansätze, die eine Zusammenfassung von populationsgenetischen und phylogenetischen Informationen aus dem gesamten Genom ermöglichen. Als Ergänzung zu diesem Ansatz arbeiten wir eng mit Kollegen aus der Statistik zusammen, um neue analytische Ansätze zu entwickeln, die auf Multi-Locus-Daten anwendbar sind.

Weitere Informationen zu Labormitgliedern und ihrer Forschung finden Sie auf der Weisrock Lab-Website.


Fleischfressende Säugetiere: Nährstoffverdaulichkeit und Energiebewertung

Die Schätzung des Energiegehalts ist der erste Schritt bei der Futterformulierung, da sie die Menge der aufgenommenen Nahrung und damit die Konzentration der Nährstoffe bestimmt, die erforderlich sind, um den Bedarf des Tieres zu decken. Darüber hinaus wird die Abschätzung des Energiegehalts einer Nahrung, von der empirisch bekannt ist, dass sie die Körperkondition eines Tieres aufrechterhält, eine Schätzung des Energieerhaltungsbedarfs erleichtern. Wir haben Daten zur Nährstoffzusammensetzung von Nahrungen, die an in Gefangenschaft gehaltene wilde Caniden, Feliden, Hyeniden, Musteliden, Flossenfüßer und Ursiden verfüttert wurden, und die Verdaulichkeitskoeffizienten aus der Literatur (45 Arten, 74 Publikationen) zusammengestellt, um zu testen, ob Unterschiede in der Protein- und Fettverdaulichkeit festgestellt werden konnten zwischen Artengruppen, und ob vorgeschlagene Ansätze zur Schätzung des Gehalts an metabolisierbarer Energie (ME) in der Nahrung bei domestizierten Fleischfressern (NRC [2006] Nutrient Requirements of Dogs and Cats. Washington, DC: National Academy Press.) auf wildlebende Fleischfresser angewendet werden können Gut. Regressionen des verdaulichen Protein- oder Fettgehalts gegenüber dem Rohprotein (CP) oder Fettgehalt zeigten keine relevanten Unterschiede in der Verdauungsphysiologie zwischen den Fleischfressergruppen. Für Diäten auf der Grundlage von rohem Fleisch, Fisch oder ganzen Beutetieren lieferte die Berechnung von ME mit „Atwater-Faktoren“ (16,7 kJ/g CP 16,7 kJ/g stickstofffreie Extrakte 37,7 kJ/g Rohfett) Schätzungen, die im Vergleich zu Experimentelle Ergebnisse. Diese Studie legt nahe, dass eine ME-Schätzung bei solchen Diäten ohne zusätzliche Verdauungsversuche möglich ist. Für die vergleichende Ernährungsforschung impliziert die Studie, dass hochverdauliche Diäten, die typischerweise in Zoos gefüttert werden, wenig Potenzial bieten, um Unterschiede zwischen Arten oder Fleischfressergruppen aufzuklären, aber Forschungen zu Diäten mit höheren Anteilen an schwer verdaulichen Komponenten (Fasern, Bindegewebe) fehlen . Zoo Biol 29:687–704, 2010. © 2010 Wiley-Liss, Inc.


Inhalt

Amy Gladfelter studierte an der Princeton University (AB) bei Bonnie Bassler, der Duke University (Ph.D.) bei Daniel Lew und am UniBasel Biozentrum (Post-Doc) bei Peter Philippsen, bevor sie 2006 ihre unabhängige Karriere bei Dartmouth im Fachbereich Biological Sciences begann. wo sie bis 2016 war.

Die beiden Forschungsschwerpunkte des Gladfelter-Labors sind, wie das Zytoplasma räumlich organisiert ist und wie Zellen ihre eigene Geometrie wahrnehmen. Ihr Team verwendet eine Vielzahl von Modellsystemen, um Syncytien zu untersuchen, darunter Ashbya gossypii, Neurospora crassa, Myotuben und den Synzytiotrophoblasten der menschlichen Plazenta, um die Architektur des Zytoplasmas zu untersuchen. Gladfelter sucht auch nach neuen Pilzsystemen aus der Meeresumwelt, die extremophil sind und zellmorphologische Eigenschaften aufweisen, die in konventionelleren Modellsystemen nicht zu finden sind. [fünfzehn]

Gladfelter machte die Entdeckung, dass im vielkernigen Pilz Ashbya gossypii, obwohl Kerne das gleiche Zytoplasma teilen, durchlaufen sie den Zellzyklus unabhängig voneinander. [16] Dies führte zu weiteren Arbeiten, die aufdeckten, wie die Flüssig-Flüssig-Phasentrennung von RNAs und Proteinen die Autonomie von Synzytialkernen und die Bildung der Zellpolarität ermöglichen kann. Vor kurzem hat das Labor damit begonnen, die Phasentrennung im Zusammenhang mit einer SARS-CoV-2-Infektion zu untersuchen und konzentriert sich auf das Verständnis der Mechanismen der viralen Verpackung.

Ein weiterer Bereich, den Gladfelters Labor erforscht, ist, wie Zellen ihre Form wahrnehmen. [5] Gladfelter und ihr Labor haben die Rolle der konservierten Familie von Proteinen, den sogenannten Septinen, die sich in Bereichen der Zelle ansiedeln, die ihre Form ändern oder stark gekrümmt sind, bei der Krümmungserkennung eingehend untersucht. [17] [18] [19]


Das Braune Labor


Unser Labor interessiert sich allgemein für die Evolution der Sozialität bei Mikroben. Wir entwickeln Modellsysteme, um die Gemeinsamkeiten der größten bisher bekannten Beispiele konvergenter Evolution zu untersuchen. Wir haben herausgefunden, dass eine große Vielfalt einzelliger eukaryotischer Mikroben (AKA-Protisten) in der Lage sind, miteinander zu arbeiten, um einen komplexen Körper aus Tausenden von einzelnen Zellen zu bilden. Dies ist eines der einfachsten und auffälligsten Beispiele für emergentes Verhalten. In vielen Fällen ist dieses Verhalten ein Opfer, bei dem einige der Zellen, die Teil des vielzelligen Körpers werden, für das „höhere Wohl&rdquo ihrer Verwandtschaft sterben. Um die Gemeinsamkeiten zwischen den verschiedenen Sozialprotisten zu untersuchen, verfolgen wir einen mehrgleisigen Ansatz mit vergleichender Genomik und Entwicklungstranskriptomik, um die genetischen Grundlagen der Sozialität aufzuklären.

Unser Labor ist auch daran interessiert, die tiefe Evolution eukaryotischer Abstammungslinien zu untersuchen. Wir verwenden neue Ansätze in der Phylogenomik, um zu untersuchen, wie sich die verschiedenen Hauptgruppen von Eukaryoten im Laufe der letzten Jahre entwickelt haben

2 Milliarden Jahre. Wir konzentrieren uns derzeit auf die Evolutionsgeschichte von amöboiden Organismen.

PhyloFisher - Ein Phylogenetically Aware Package for Phylogenomics Präsentiert von Matthew Brown PhD am 14.05.2020 im Rahmen der Protist Genomics Seminar Series.
https://www.youtube.com/watch?v=TcKhLiUxBTU&t=1s

Veröffentlichungen
^Azubi, +Abitur, *Postdoc-Azubi
@=Peer-Review, $=redaktionelle Überprüfung,

Wird überprüft oder eingereicht
Tice AK+, Žihala D, Pánek T*, Jones RE+, Salomaki E, Nenarokov S, Burki F, Eliá&scaron M, Eme L, Roger AJ, Rokas A, Shen X, Strassert JFH, Kolísko M, Brown MW . In Überarbeitung. PhyloFisher: Ein phylogenomisches Paket zur Auflösung eukaryotischer Beziehungen.

2021
62. Kang S+*, Tice AK+*, Stairs CW, Lahr DJG, Jones RE+, Brown MW. 2021. Der Integrin-vermittelte Adhäsionskomplex bei den Vorfahren von Tieren, Pilzen und Amöben. Aktuelle Biologie . https://doi.org/10.1016/j.cub.2021.04.076 @ Preprint bioRivx 10.1101/2020.04.29.069435. *=Gleichmäßig beigetragen (zuerst). @

61. Porfírio-Sousa A, Tice AK+, Brown MW, Lahr DJG. 2021. Phylogenetische Rekonstruktion und Evolution der Rab-GTPase-Genfamilie in Amöbozoen. Kleine GTPas. 10.1080/21541248.2021.1903794 @

2020
60. Salomaki E, Eme L, Brown MW, Kolisko M. 2020. Die Freigabe unkuratierter Datensätze ist für eine reproduzierbare Phylogenomik unerlässlich. Naturökologie und Evolution. https://doi.org/10.1038/s41559-020-01296-w. *nur redaktionelle Begutachtung, nicht begutachtet. $

59. Lawal HM, Schilde C, Kin K, Brown MW , James J, Prescott AR, Schaap P. 2020. Kalte Klimaanpassung ist eine plausible Ursache für die Evolution der multizellulären Sporulation in Dictyostelia. Wissenschaftliche Berichte. 10: 8797 @

58. Brown MW, Tice AK. 2020. Ein genetischer Werkzeugkasten für Meeresprotisten. Naturmethoden . 17: 469&ndash470. doi: https://doi.org/10.1038/s41592-020-0794-z *nur redaktionelle Rezension, nicht peer-reviewed. $

57. Burki F, Roger AJ, Brown MW, Simpson AGB. 2020. Der neue Baum der Eukaryoten. Trends in Ökologie und Evolution (TREE). 35: 43-55. doi: https://doi.org/10.1016/j.tree.2019.08.008 @

56. Yubuki N, Lopez-Garcia P, Reboul G, Brown MW , Pollet N, Moreira D. 2020. Ancient Adaptive Lateral Gene Transfers in the Symbiotic Opalina - Blastozystis Stramenopile-Linie. Molekularbiologie und Evolution. 37:651&ndash659. doi: https://doi.org/10.1093/molbev/msz250 @

55. Onsbring H*, Tice AK+*, Barton BT, Brown MW &rdquo, Ettema TJG&rdquo. 2020. Ein effizienter Einzelzell-Transkriptomik-Workflow für mikrobielle Eukaryoten im Benchmarking Giardia intestinalis Zellen. BMC Genomik. 21: 448. @ Preprint bioRxiv 10.1011/782235v1. DOI: http://dx.doi.org/10.1011/782235. *&&rdquo=Gleichzeitig beigetragen (erster und letzter). @

2019
54. Braun MW . 2019. Effektive und effiziente Zytoskelett (Aktin und Mikrotubuli) Fluoreszenzfärbung von adhärenten eukaryontischen Zellen. protokolle.io . doi: http://dx.doi.org/10.17504/protocols.io.8wkhxcw nicht peer-reviewed



53. Lahr DJG, Kosakyana A, Lara E, Mitchell EAD, Morais L, Porfirio-Sousa AL, Ribeiro GM, Tice AK+, Pánek T*, Kang S+, Brown MW. 2019. Die Phylogenomik und die morphologische Rekonstruktion der Vorfahren von testatischen Amöben zeigen eine hohe Diversität mikrobieller Eukaryoten im Neoproterozoikum. Aktuelle Biologie. 29(6): 911-1003.e3 . @


52. Fiore-Donno AM, Tice AK+, Brown MW. 2019. Ein nicht gegeißeltes Mitglied der Myxogastria und Erweiterung der Echinosteliida. Zeitschrift für eukaryotische Mikrobiologie. 66: 538-544. doi: https://doi.org/10.1111/jeu.12694 @

51. Schuler GA+, Brown MW. 2019. Beschreibung von Armaparvus languidus n. Gen. n. sp. bestätigt die ultrastrukturelle Einheit von Cutosea (Amoebozoa, Evosea). Zeitschrift für eukaryotische Mikrobiologie. 66: 158-166. doi: https://dx.doi.org/10.1111/jeu.12640 @

50. Adl SM, Bass D, Lane CE, Luke&scaron J, Schoch CL Smirnov A, Agatha S, Berney C, Brown MW, Burki F, Cárdenas P, Čepička I, Chistyakova L, del Campo J, Dunthorn M, Edvardsen B, Eglit Y, Guillou L, Hampl V, Heiss AA Hoppenrath M, James TY, Karpov S, Kim E, Kolisko M, Kudryavtsev A, Lahr DJG, Lara E, Le Gall L, Lynn DH, Mann DG, Massana R, Mitchell EAD , Morrow C, Park JS, Pawlowski JW, Powell MJ, Richter DJ, Rueckert S, Shadwick L, Shimano S, Simpson AGB, Spiegel FW, Torruella G, Youssef N, Zlatogursky V, Zhang Q. 2019. Revisionen der Klassifizierung, Nomenklatur und Vielfalt der Eukaryoten. Zeitschrift für eukaryotische Mikrobiologie. 66: 4-119. doi: https://doi.org/10.1111/jeu.12691 . @

2018
49. Hofstatter PG, Brown MW, Lahr DJG. 2018. Vergleichende Genomik unterstützt Sex und Meiose bei verschiedenen Amöbozoen. Genombiologie und Evolution. 10: 3118&ndash3128. doi: https://doi.org/10.1093/gbe/evy241 @

48. del Campo J, Kolisko M, Boscaro V, Santoferrara L, Massana R, Guillou L, Simpson AGB, Berney C, de Vargas C, Kaye J, Bender S, Brown MW, Keeling P, Wegener Parfrey L. 2018. EukRef : phylogenetische Kuration ribosomaler RNA, um das Verständnis der eukaryotischen Diversität und Verteilung zu verbessern. PLoS-Biologie. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pbio.2005849 . Vordruck bioRxiv 278085 doi: https://www.biorxiv.org/content/early/2018/03/07/278085 @

47. Schuler GA+, Tice AK+, Pearce RA, Foreman E^, Stone J, Gammill S, Willson JD, Reading C, Silberman JD, Brown MW. 2018. Phylogenie und Klassifikation der neuartigen Diversität in Sainouroidea (Cercozoa, Rhizaria) beleuchtet eine sehr vielfältige und divergente Klade. Protist. 169: 853&ndash874. @

46. ​​Heiss AA, Kolisko M, Ekelund F, Brown MW, Roger AJ, Simpson AGB. 2018. Kombinierte morphologische und phylogenomische erneute Untersuchung von Malawimonaden, einem kritischen Taxon, um die Evolutionsgeschichte von Eukaryoten abzuleiten. Offene Wissenschaft der Royal Society. 5: 171707. @

45. Brown MW, Heiss AA, Kamikawa R, Inagaki Y, Yabuki A, Tice AK+, Shiratori T, Ishida K, Hashimoto T, Simpson AGB, Roger AJ. 2018 . Phylogenomics ordnet verwaiste Protistan-Linien in eine neuartige eukaryotische Supergruppe ein. Genombiologie und Evolution. 10: 427-433 . Vordruck bioRxiv 227884 doi: https://doi.org/10.1101/227884 . ERGÄNZENDE DATEI - Einzelgen-Alignments und -Bäume ( Brown_etal.2017.CRuMS.tgz ) @

44. Leonard G, Labarre A, Milner D, Monier A, Soanes D, Wideman JG, Maguire F, Stevens S, Sain D, Grau-Bove X, Sebe-Pedros A, Stajich JE, Paszkiewicz K, Brown MW , Halle N , Wickstead B, Richards TA. 2018. Vergleichende Genomanalyse des &lsquopsuedofungus&rsquo Hyphochytrium catenoides. Offene Biologie. 8: 170184 . @

2017
43. Kang S+, Tice AK+, Spiegel FW, Silberman JD, Pánek T, Čepička I, Kostka M, Kosakyan A, Alcântara DM, Roger AJ, Shadwick LL, Smirnov A, Kudryavstev A, Lahr DJG, Brown MW. 2017. Zwischen Schote und hartem Test: die tiefe Evolution der Amöben. Molekularbiologie und Evolution. 34: 2258-2270. ERGÄNZENDE DATEI - Einzelgen-Alignments und -Bäume ( Kang_etal.2017.tgz ) @

42. Geisen S, Mitchell EAD, Wilkinson DM, Adl S, Bonkowski M, Brown MW, Fiore-Donno AM, Heger TJ, Jassey VEJ, Krashevska V, Lahr DJG, Marcisz K, Mulot M, Payne R, Singer D, Anderson OR, Charman DJ, Ekelund F, Griffiths BS, Rønn R, Smirnov A, Bass D, Belbahri L, Berney C, Blandenier Q, Chatzinotas A, Clarholm M, Dunthorn M, Feest A, Fernandez-Parra LD, Foissner W, Fournier B, Gentekaki E, Hajek M, Helder J, Jousset A, Koller R, Kumar S, La Terza A, Lamentowicz M, Mazei Y, Santos SS, Seppey CVW, Spiegel FW, Walochnik J, Winding A, Lara E. 2017. Bodenprotistologie neu gestartet: 30 grundlegende Fragen für den Anfang. Bodenbiologie und Biochemie . 111: 94-103. @

41. Spiegel FW, Shadwick LL, Ndiritu G, Brown MW, Aguilar M, Shadwick JD. 2017. Protosteloide Amöbozoen (Protosteliida, Protosporangiida, Cavosteliida, Schizoplasmodiida, Fractoviteliida und sporokarpische Mitglieder von Vannellida, Centramoebida und Pellitida). In Archibald, Simpson, Slamovits, Margulis, Melkonian, Chapman, Corliss (Hrsg.) Handbuch der Protisten . Springer Internationaler Verlag. S. 1-38. ISBN: 978-3-319-32669-6. DOI:10.1007/978-3-319-32669-6_12-1 . @

2016
40. Pánek T, Simpson AGB, Brown MW, Dexter-Dyer B. 2016. Heterolobosea. In Archibald, Simpson, Slamovits, Margulis, Melkonian, Chapman, Corliss (Hrsg.) Handbuch der Protisten . Springer Internationaler Verlag. S. 1-42. ISBN: 978-3-319-32669-6. DOI: 10.1007/978-3-319-32669-6_10-1. @

39. Tice AK+, Shadwick LL, Fiore-Donno AM, Geisen S, Kang S+, Schuler GA+, Spiegel FW, Wilkinson K, Bonkowski M, Dumack K, Lahr DJG, Voelcker E, Clauß S, Zhang J, Brown MW. 2016. Erweiterung der molekularen und morphologischen Vielfalt von Acanthamoebidae (Centramoebida, Amoebozoa) und Identifizierung eines neuartigen Lebenszyklustyps innerhalb der Gruppe. Biologie direkt. 11: 69. @

38. Heiss AA, Brown MW, Simpson AGB. 2016. Apusomonadida. In Archibald, Simpson, Slamovits, Margulis, Melkonian, Chapman, Corliss (Hrsg.) Handbuch der Protisten . Springer Internationaler Verlag. S. 1-27. ISBN: 978-3-319-32669-6. DOI: 10.1007/978-3-319-32669-6_15-1. @

37. Hofstatter P, Tice AK+, Kang S+, Brown MW*, Lahr DJG*. 2016. Entwicklung der bakteriellen Rekombinase A ( recA ) in Eukaryoten, erklärt durch Hinzufügung genomischer Daten wichtiger mikrobieller Abstammungslinien. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 283: 20161453. *Die beiden letzten Autoren korrespondieren. @

36. Gawryluk RMR, Kamikawa R, Stairs CW, Silberman JD, Brown MW, Roger AJ. 2016. Die frühesten Stadien der mitochondrialen Anpassung an Sauerstoffmangel wurden in einem neuartigen Rhizarianer enthüllt. Aktuelle Biologie 26(20): 2729&ndash2738. @

35. Tice AK+, Brown MW, Altig R. 2016. Hyla chrysoscelis (Cope&rsquos grauer Laubfrosch), H. avivoca (Vogelstimme-Laubfrosch) und H. cinerea (grüner Laubfrosch). Interaktionen von Protozoen und Algen mit Froscheiern und Kaulquappen. Herpetologische Überprüfung 47(3): 438-439. $

34. Shadwick LL, Brown MW, Tice AK+, Spiegel FW. 2016. Eine neue Amöbe mit protosteloiden Früchten: Luapeleamoeba hula n. g. n. sp. Acta Protozoologica 55(3): 123-134. @

33. Harding T, Brown MW, Simpson AGB, Roger AJ. 2016. Osmoadaptative Strategie und ihre molekulare Signatur bei obligat halophilen heterotrophen Protisten. Genombiologie und Evolution 8(7): 2241-2258 . @

32. Hamann E, Gruber-Vodicka H, ​​Kleiner M, Tegetmeyer HE, Riedel D, Littmann S, Chen J, Milucka J, Viehweger B, Becker KW, Dong X, Stairs CW, Hinrichs K, Brown MW , Roger AJ, Strous M. 2016. Umwelt Breviatea Hafen Mutualistic Arcobacter Epibionten. Natur 534: 254-258. @

31. Noguchi F, Tanifuji G, Brown MW , Fujikura K, Takishita K. 2016. Komplexe Evolution zweier Typen von Cardiolipinsynthase in der eukaryotischen Linie Stramenopiles. Molekulare Phylogenetik und Evolution 101: 133-141. @

30. Walthall AC^, Tice AK+, Brown MW. 2016. Eine neue Art von Flamella (Amoebozoa, Variosea, Gracilipodida) isoliert aus einem Süßwasserpool im südlichen Mississippi, USA. Acta Protozoologica 55(2): 111-117 . @

29. Tice AK+, Silberman JD, Walthall AC^, Le KND, Spiegel FW, Brown MW. 2016. Sorodiplophrys stercorea : eine weitere neue Abstammungslinie der sorokarpischen Vielzelligkeit. Zeitschrift für eukaryotische Mikrobiologie 63(5): 623-628. @

28. Bass D, Silberman JD, Brown MW, Pearce RA, Tice AK+, Jousset A, Geisen S, Hartikainen H. 2016. Koprophile Amöben und Flagellaten, einschließlich Guttulinopsis, Rosculus und Helkesimastix , charakterisieren eine divergente und vielfältige Rhizaria-Strahlung und tragen zu einer großen Vielfalt fäkal-assoziierter Protisten bei. Umweltmikrobiologie 18(5): 1604-1619. @

27. Pánek T, Zadrobílková E, Walker G, Brown MW , Gentekaki E, Hroudová M, Kang S+ , Roger AJ, Tice AK+ , Vlček C, Čepička I. 2016. Erste Multigenanalyse von Archamoebae (Amoebozo) robust: Phylogenie und zeigt, dass Entamoebidae eine tiefe Abstammungslinie der Gruppe darstellt. Molekulare Phylogenetik und Evolution 98: 41&ndash51. @

26. Brown LR, Gunnell SM, Cassella A, Keller LE, Scherkenbach LA, Mann B, Brown MW, Rosch JW, Tuomanen EI, Thornton JA. 2016. AdcAII von Streptococcus pneumoniae beeinflusst die Invasivität von Pneumokokken. Plus eins 11(1): e0146785 . @

2015
25. Sharpe SC, Eme L, Brown MW, Roger AJ. 2015. Timing der Ursprünge mehrzelliger Eukaryoten durch Phylogenomik und entspannte molekulare Uhrenanalysen*. In Nedelcu, Ruiz-Trillo (Hrsg.) Evolutionäre Übergänge zum vielzelligen Leben: Prinzipien und Mechanismen. Springer, New York. S. 3-29. ISBN 978-94-017-9641-5. DOI: 10.1007/978-94-017-9642-2_1 . *begutachtet. @

2014
24. Maguire F, Henriquez FL, Leonard G, Dacks JB, Brown MW, Richards TA. 2014. Komplexe Muster der Genspaltung im eukaryotischen Folatbiosyntheseweg. Genombiologie und Evolution 6(10): 2709&ndash2720 . @

23. Watson PM^, Sorrell SC^, Brown MW. 2014. Ptolemeba n. gen., eine neuartige Gattung von Hartmannellid-Amöben (Tubulinea, Amoebozoa) mit Schwerpunkt auf der Taxonomie von Saccamoeba . Zeitschrift für eukaryotische Mikrobiologie 61(6): 611&ndash619 . @

22. Eme L, Sharpe SC, Brown MW, Roger AJ. 2014. Zum Zeitalter der Eukaryoten: Auswertung von Beweisen aus Fossilien und molekularen Uhren. Cold Spring Harbor Perspektiven in der Biologie 6:a016139 . Teil von Cold Spring Harbor Perspektiven An Der Ursprung und die Evolution der Eukaryoten . Keeling, Koonin (Hrsg.). @

21. Stairs CW, Eme L, Brown MW, Mutsaers C, Susko E, Dellaire G, Soanes DM, van der Giezen M, Roger AJ. 2014. Ein SUF-Fe-S-Cluster-Biogenesesystem in den Mitochondrien-bezogenen Organellen des mikroaerophilen Protisten Pygsuia . Aktuelle Biologie 24: 1176&ndash1186 .

20. Tanifuji G, Onodera N, Brown MW, Curtis BA, Roger AJ, Wong GK, Melkonian M, Archibald JM. 2014. Nukleomorphe und plastidäre Genomsequenzen des Chlorarachniophyten Lotharella oceanica : konvergente reduktive Evolution und häufige Rekombination in nukleomorphen Algen. BMC Genomics 15: 374 . @

19. Kudryavtsev A, Brown MW, Tice A, Spiegel FW, Pawlowski J, Anderson OR. 2014. Eine Überarbeitung der Anordnung Pellitida Smirnov et al., 2011 (Amoebozoa, Discosea) basierend auf ultrastrukturellen und molekularen Beweisen, mit Beschreibung von Endostelium crystalliferum n. sp. Protist 165(2): 208-229 . @

18. Suga H, Torruella G, Burger G, Brown MW, Ruiz-Trillo I. 2014. Früheste Holozoen-Ausweitung der Phosphotyrosin-Signalgebung. Molekularbiologie und Evolution 31(3): 517-528 . @

17. Kamikawa R, Kolisko M, Nishimura Y, Yabuki A, Brown MW , Ishikawa SA, Ishida K, Roger AJ, Hashimoto T, Inagaki Y. 2014. Geninhaltsentwicklung in diskobiden Mitochondrien, abgeleitet aus der phylogenetischen Position und dem vollständigen mitochondrialen Genom von Tsukubamonas globosa . Genombiologie und Evolution 6(2): 306&ndash315 . @

2013
16. Brown MW, Sharpe SC, Silberman JD, Heiss A, Lang BF, Simpson AGB, Roger AJ. 2013. Phylogenomics zeigt, dass Breviate Flagellaten mit Opisthokonten verwandt sind. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 280: 20131755 . ERGÄNZENDE DATEI - Einzelgen-Alignments und -Bäume ( Brown_etal.2013.SingleGenes.tgz ) @

15. Brown MW+, Silberman JD. 2013. Die nicht-dictyosteliden sorokarpischen Amöben*. In Romeralo, Escalante, Baldauf (Hrsg.) Dictyostelids - Evolution, Genomik und Zellbiologie. Springer, Heidelberg Deutschland. S. 219-242. ISBN 978-3-642-38487-5. DOI: 10.1007/978-3-642-38487-5_12 . +Senior & Korrespondierender Autor. *nur redaktionelle Begutachtung, nicht begutachtet. $

14. Suga H, Chen Z, de Mendoza A, Sebé-Pedrós A, Brown MW, Kramer E, Carr M, Kerner P, Vervoort M, Sánchez-Pons N, Torruella G, Derelle R, Manning G, Lang BF, Russ C, Haas BJ, Roger AJ, Nusbaum C, Ruiz-Trillo I. 2013. Die Capsaspora Genom offenbart eine komplexe einzellige Vorgeschichte von Tieren. Naturkommunikation 4: 2325 . @


13. Kamikawa R, Brown MW , Nishimura Y, Sako Y, Heiss AA, Yubuki N, Gawryluk R, Simpson AGB, Roger AJ, Hashimoto T, Inagaki Y. 2013. Parallele Neumodellierung der EF-1&alpha Funktion: divergent EF- 1&alpha-Gene kommen zusammen mit EFL-Genen in verschiedenen entfernt verwandten Eukaryoten vor. BMC Evolutionsbiologie 13: 131 . @

12. Harding T, Brown MW, Plotnikov A, Selivanova E, Park JS, Gunderson JH, Baumgartner M, Silberman JD, Roger AJ, Simpson AGB. 2013. Amöbenstadien in den am tiefsten verzweigten Heteroloboseen, einschließlich Pharyngomonas : evolutionäre und systematische Implikationen. Protist 164(2): 272-286 . @

2012
11. Adl SM, Simpson AGB, Lane CE, Lukes J, Bass D, Bowser SS, Brown MW, Burki F, Dunthorn M, Hampl V, Heiss A, Hoppenrath M, Lara E, Legall L, Lynn DH, McManus H, Mitchell EAD, Mozley-Stanridge SE, Parfrey LW, Pawlowski J, Rueckert S, Shadwick LL, Schoch C, Smirnov A, Spiegel FW. 2012. Die überarbeitete Klassifikation der Eukaryoten. Zeitschrift für eukaryotische Mikrobiologie 59(5): 429&ndash514 . @

10. Brown MW, Kolisko M, Silberman JD, Roger AJ. 2012. Aggregative Multizellularität entwickelte sich unabhängig voneinander in der eukaryotischen Supergruppe Rhizaria. Aktuelle Biologie 22(12): 1123-1127 . Film 1 , Film 2 . @

9. Brown MW, Silberman JD, Spiegel FW. 2012. Eine zeitgenössische Bewertung der Acrasiden (Acrasidae, Heterolobosea, Excavata). Europäische Zeitschrift für Protistologie 48(2): 103-123 . @

8. Schnittler M., Novozhilov YK, Romeralo M., Brown MW, Spiegel FW. 2012. Fruchtkörperbildende Protisten: Myxomyceten und Myxomyceten-ähnliche Organismen Acrasia, Eumycetozoa* . In Frey (Hrsg.) Engler&rsquos Syllabus of Plant Families, 13. Aufl. Teil 1: Blaualgen, Myxomyceten und Myxomyceten-ähnliche Organismen, phytoparasitäre Protisten, heterotrophe Heterokontobionta und Pilze . Borntraeger Wissenschaftsverlag, Berlin. ISBN 978-3-443-01061-4. DOI: 10.13140/2.1.4668.9284 . *nur redaktionelle Begutachtung, nicht begutachtet. $

2011
7. Brown MW, Silberman JD, Spiegel FW. 2011. &ldquoSchleimpilze&rdquo bei den Tubulinea (Amöbozoen): Molekulare Systematik und Taxonomie von Copromyxa . Protist 162: 277-287 . @

2010
6. Brown MW, Silberman JD, Spiegel FW. 2010. Eine morphologisch einfache Art von Akrasis (Heterolobosea, Excavata), Acrasis helenhemmesae n. sp. Zeitschrift für eukaryotische Mikrobiologie 57(4): 346-353 . @

5. Braunes MW. 2010. Ph.D. Dissertation, University of Arkansas, Biowissenschaften. Platzieren der vergessenen Schleimformen ( Sappinien , Copromyxa , Fonticula , Akrasis , und Pocheina ), unter Verwendung der molekularen Phylogenetik . 258p. (Silberman JD & Spiegel FW, Co-Betreuer).

2009
4. Brown MW, Spiegel FW, Silberman JD. 2009. Phylogenie des &ldquovergessenen&rdquo zellulären Schleimpilzes, Fonticula alba , enthüllt einen wichtigen evolutionären Zweig innerhalb von Opisthokonta. Molekularbiologie und Evolution 26(12): 2699-2709 . @

3. Shadwick LL, Spiegel FW, Shadwick JDL, Brown MW, Silberman JD. 2009. Eumycetozoa = Amoebozoa?: SSUrDNA Phylogeny of Protosteloid Slime Molds und ihre Bedeutung für die Supergruppe Amoebozoa. Plus eins 4(8): e6754 . @

2007
2. Spiegel FW, Shadwick JD, Lindley LA, Brown MW, Nderitu G. 2007. Ein Leitfaden für Anfänger zur Identifizierung der Protosteliden. http://slimemold.uark.edu/pdfs/Handbook1_3rd.pdf nicht begutachtet.



1. Brown MW, Spiegel FW, Silberman JD. 2007. Amoeba at Attention: Phylogenetische Affinität von Sappinia pedata . Zeitschrift für eukaryotische Mikrobiologie 54(6): 511-519 . @

Veröffentlichte Abstracts
Hofstatter PG, Lahr DJG, Brown MW . 2016. Primärer und sekundärer endosymbiotischer Gentransfer von bakteriellem RecA in Eukaryoten. Protistologie 10(2):27

Kosakyan A, Brown MW, Lara E, Mitchell EAD, Lahr DJG. 2016. Überbrückung der Lücke zwischen traditioneller Taxonomie und Transkriptomik bei Arcelliniden (Amoebozoa). Protistologie 10(2):37

Tice AK, Shadwick LL, Spiegel FW, Geisen S, Fiore-Donno AM, Bonkowski M, Dumack K, Kang S, Brown MW. 2016. Viele früher incertae sedis Amöbozoen finden innerhalb der Centramoebida ein Zuhause. Protistologie 10(2):80.

Park JS, Grimm K, Zhang QQ, Harding T, Brown MW, Simpson AGB. 2011. Die tiefere Phylogenie und Evolution von Heterolobosea: eine große Gruppe von Protisten. Gemeinsames Treffen der Phycological Society of America und der International Society of Protistologists. Universität von Washington. Seattle, Washington, USA. Zeitschrift für Phykologie 47:S32.

Brown MW, Silberman JD, Spiegel FW. 2008. Morphologische und molekulare Variation in drei Morphotypen von Akrasis . Jahrestagung der Mycological Society of America. Penn State University, Pennsylvania, USA. Inokulum 59(4): 21 .

Brown MW, Spiegel FW 2007. Bewertung der Protosteliden-Diversität in Eichen-Hickory-Wäldern des Ozark-Plateaus im Süden der USA. Jahrestagung der Mycological Society of America. Louisiana-Staatsuniversität. Baton Rogue, Louisiana, USA. Inokulum 59(2): 9.

Lindley LA, Brown MW, Lawrence A, Silberman JD, Spiegel FW. 2007. Schizoplasmodium : eine rekonstituierte Gattung. Jahrestagung der Mycological Society of America. Louisiana State University, Louisiana, USA. Inokulum 59(2): 27.

Spiegel FW, Shadwick JD, Brown MW, Hemmes DE. 2007. Protosteliden des hawaiianischen Archipels. Jahrestagung der Mycological Society of America. Louisiana State University, Louisiana, USA. Inokulum 59(2): 38.


Großräumige Verbreitung von Thunfischarten in einem sich erwärmenden Ozean

Maite Erauskin-Extramiana, AZTI, Meeresforschungsabteilung, Sukarrieta, Baskenland, Spanien.

AZTI, Meeresforschungsabteilung, Pasaia, Baskenland, Spanien

Ozeane und Atmosphäre, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Hobart, Tas., Australien

Institut für Meereswissenschaften, Passeig Marítim, Barcelona, ​​Katalonien, Spanien

AZTI, Meeresforschungsabteilung, Sukarrieta, Baskenland, Spanien

AZTI, Meeresforschungsabteilung, Pasaia, Baskenland, Spanien

AZTI, Meeresforschungsabteilung, Pasaia, Baskenland, Spanien

AZTI, Meeresforschungsabteilung, Sukarrieta, Baskenland, Spanien

AZTI, Meeresforschungsabteilung, Sukarrieta, Baskenland, Spanien

Maite Erauskin-Extramiana, AZTI, Meeresforschungsabteilung, Sukarrieta, Baskenland, Spanien.

AZTI, Meeresforschungsabteilung, Pasaia, Baskenland, Spanien

Ozeane und Atmosphäre, Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization, Hobart, Tas., Australien

Institut für Meereswissenschaften, Passeig Marítim, Barcelona, ​​Katalonien, Spanien

AZTI, Meeresforschungsabteilung, Sukarrieta, Baskenland, Spanien

AZTI, Meeresforschungsabteilung, Pasaia, Baskenland, Spanien

AZTI, Meeresforschungsabteilung, Pasaia, Baskenland, Spanien

AZTI, Meeresforschungsabteilung, Sukarrieta, Baskenland, Spanien

Abstrakt

Thunfisch sind weltweit verbreitete Arten von großer kommerzieller Bedeutung, und einige Thunfischarten sind in vielen Ländern eine wichtige Proteinquelle. Thunfische zeichnen sich durch dynamische Verteilungsmuster aus, die auf Klimaschwankungen und langfristige Veränderungen reagieren. Hier untersuchten wir den Einfluss von Umweltbedingungen auf die weltweite Verbreitung und relative Häufigkeit von sechs Thunfischarten zwischen 1958 und 2004 und schätzten die erwarteten Veränderungen am Ende des Jahrhunderts basierend auf einem Szenario mit hoher Treibhausgaskonzentration (RCP8.5). . Wir haben Artenverteilungsmodelle unter Verwendung eines langfristigen japanischen Langleinenfischerei-Datensatzes und zweistufiger generalisierter additiver Modelle erstellt. Im historischen Zeitraum haben sich für 20 von 22 Thunfischbeständen geeignete Lebensräume polwärts verschoben, basierend auf ihrem Schwerpunkt (GC) und/oder einer ihrer Verbreitungsgrenzen. Im Durchschnitt haben sich die Verbreitungsgrenzen von Thunfischlebensräumen auf der Nordhalbkugel um 6,5 km pro Jahrzehnt und auf der Südhalbkugel um 5,5 km pro Jahrzehnt verschoben. Für die Zukunft werden vor allem gegen Ende des Jahrhunderts (2080–2099) größere Verschiebungen und Veränderungen der Thunfisch-Verteilung erwartet. Thunfische gemäßigter Temperaturen (Albacore, Atlantischer Blauflossenthun und Südlicher Blauflossenthun) und der tropische Großaugenthun werden voraussichtlich in den Tropen zurückgehen und sich polwärts verschieben. Im Gegensatz dazu werden Bonito und Gelbflossenthun in tropischen Gebieten sowie in den ausschließlichen Wirtschaftszonen (AWZ) der meisten Küstenländer häufiger vorkommen. Diese Ergebnisse liefern globale Informationen über die potenziellen Auswirkungen des Klimawandels auf Thunfischpopulationen und können Ländern dabei helfen, diese Auswirkungen durch adaptives Management zu minimieren.

Bitte beachten Sie: Der Herausgeber ist nicht verantwortlich für den Inhalt oder die Funktionalität der von den Autoren bereitgestellten unterstützenden Informationen. Alle Anfragen (außer fehlenden Inhalten) sollten an den entsprechenden Autor des Artikels gerichtet werden.


Einführung

Es wird allgemein berichtet, dass der Klimawandel tiefgreifende Auswirkungen auf das Funktionieren von Ökosystemen hat (Hoegh-Guldberg und Bruno, 2010). Artenabundanzen und -verteilungen verschieben sich aufgrund der sich ändernden Umwelt (Jones und Cheung, 2015, Poloczanska et al., 2013). Auch die Brutphänologie wandernder Arten verändert sich als Reaktion auf Umweltveränderungen (z. B. McCarty, 2001, Parmesan et al., 1999, Walther, 2010). Darüber hinaus gefährdet der durch den Klimawandel bedingte Verlust von Lebensräumen Arten vom Aussterben, wenn kein alternativer angemessener Lebensraum zur Verfügung steht (Foden et al., 2013). Das Risiko des Klimawandels ist für marine Ektothermen besonders ausgeprägt, da sie sich enger an die thermischen Toleranzgrenzen halten als terrestrische Ökothermen (Sunday et al., 2012) und insbesondere für Arten, deren Biologie und Phänologie eng mit der Temperatur verbunden sind (Somero, 2010 .). ). Besonders besorgniserregend sind Arten, die eine temperaturabhängige Geschlechtsbestimmung aufweisen. Dies gilt für die meisten Reptilien, einschließlich Meeresschildkröten. Die Besorgnis über den Klimawandel ist für Meeresschildkröten von besonderer Bedeutung, da sechs der sieben Arten von der Internationalen Union für die Erhaltung der Natur (IUCN, 2014) als vom Aussterben bedroht, gefährdet oder gefährdet eingestuft werden.

Eine der Naturschutzherausforderungen für Meeresschildkrötenökologen besteht darin, dass der Klimawandel die Meeresschildkröten in mehr als nur einer Hinsicht beeinflusst. Beispielsweise kann ein Anstieg des Meeresspiegels zu einem Verlust der Strände führen, an denen die Weibchen nisten (Fish et al., 2008, Fuentes et al., 2009a). Modelle zum Klimawandel sagen auch eine Zunahme von Regenfällen und Sturmereignissen an bestimmten Standorten voraus, die für Nester schädlich sein können, da die Exposition gegenüber hohen Wasserständen den Erfolg eines Nestes negativ beeinflusst (Patino-Martinez et al., 2014). Steigende Lufttemperaturen sind auch ein Problem für Arten, die eine temperaturabhängige Geschlechtsbestimmung aufweisen und zu verzerrten Geschlechterverhältnissen und lokalem Aussterben führen können (Janzen, 1994). As such, increasing temperature was recently identified as one of the biggest threats to sea turtle populations' viabilities (Fuentes and Cinner, 2010).


Electronic supplementary material is available online at https://doi.org/10.6084/m9.figshare.c.5025788.

Herausgegeben von der Royal Society. Alle Rechte vorbehalten.

Verweise

Barnes DKA, Galgani F, Thompson RC, Barlaz M

. 2009 Accumulation and fragmentation of plastic debris in global environments . Phil. Übers. R. Soc. B 364, 1985-1998. (doi:10.1098/rstb.2008.0205) Link, ISI, Google Scholar

. 2019 Future scenarios of global plastic waste generation and disposal . Palgrave Commun. 5, 1-11. (doi:10.1057/s41599-018-0212-7) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2014 Plastic debris in the open ocean . Proz. Natl Acad. Wissenschaft Vereinigte Staaten von Amerika 111, 10 239-10 244. (doi:10.1073/pnas.1314705111) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2011 Microplastics in the marine environment . Mar. Pollut. Stier. 62, 1596-1605. (doi:10.1016/j.marpolbul.2011.05.030) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Lusher AL, Welden NA, Sobral P, Cole M

. 2017 Sampling, isolating and identifying microplastics ingested by fish and invertebrates . Anal. Methoden 9, 1346-1360. (doi:10.1039/c6ay02415g) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2018 Plastics in soil: analytical methods and possible sources . Wissenschaft Gesamte Umgebung. 612, 422-435. (doi:10.1016/j.scitotenv.2017.08.086) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

de Souza Machado AA, Kloas W, Zarfl C, Hempel S, Rillig MC

. 2018 Microplastics as an emerging threat to terrestrial ecosystems . Glob. Chang. Biol. 24, 1405-1416. (doi:10.1111/gcb.14020) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Rillig MC, de Souza Machado AA, Lehmann A, Klümper U

. 2019 Evolutionary implications of microplastics for soil biota . Umgebung. Chem.-Nr. 16, 3-7. (doi:10.1071/EN18118) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Selonen S, Dolar A, Jemec Kokalj A, Skalar T, Parramon Dolcet L, Hurley R, van Gestel CAM

. 2020 Exploring the impacts of plastics in soil – The effects of polyester textile fibers on soil invertebrates . Wissenschaft Gesamte Umgebung. 700, 134451. (doi:10.1016/j.scitotenv.2019.134451) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2020 Microplastics: an emerging threat to food security and human health . J. Lebensmittelwissenschaft. techn. 57, 1601-1608. (doi:10.1007/s13197-019-04138-1) Crossref, PubMed, Google Scholar

Helmberger MS, Tiemann LK, Grieshop MJ

. 2020 Towards an ecology of soil microplastics . Funktion Öko. 34, 550-560. (doi:10.1111/1365-2435.13495) Crossref, ISI, Google Scholar

do Sul JAI, Barnes DKA, Costa MF, Convey P, Costa ES, Campos L

. 2011 Plastics in the Antarctic environment: are we looking only at the tip of the iceberg ? Oecologia Aust. 15, 150-170. (doi:10.4257/oeco.2011.1501.11) Crossref, Google Scholar

. 2019 Are we speaking the same language? Recommendations for a definition and categorization framework for plastic debris . Umgebung. Wissenschaft techn. 53, 1039-1047. (doi:10.1021/acs.est.8b05297) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Munari C, Infantini V, Scoponi M, Rastelli E, Corinaldesi C, Mistri M

. 2017 Microplastics in the sediments of Terra Nova Bay (Ross Sea, Antarctica) . Mar. Pollut. Stier. 122, 161-165. (doi:10.1016/j.marpolbul.2017.06.039) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Reed S, Clark M, Thompson R, Hughes KA

. 2018 Microplastics in marine sediments near Rothera Research Station, Antarctica . Mar. Pollut. Stier. 133, 460-463. (doi:10.1016/j.marpolbul.2018.05.068) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Lacerda ALdF, Rodrigues LdosS, van Sebille E, Rodrigues FL, Ribeiro L, Secchi ER, Kessler F, Proietti MC

. 2019 Plastics in sea surface waters around the Antarctic Peninsula . Wissenschaft Repräsentant 9, 3977. (doi:10.1038/s41598-019-40311-4) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2013 Entanglement of Antarctic fur seals at Bird Island, South Georgia . Mar. Pollut. Stier. 74, 244-252. (doi:10.1016/j.marpolbul.2013.06.050) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 1988 Plastic ingestion by petrels breeding in Antarctica . Mar. Pollut. Stier. 19, 672-674. (doi:10.1016/0025-326X(88)90388-8) Crossref, ISI, Google Scholar

Auman HJ, Woehler EJ, Riddle MJ, Burton H

. 2004 First evidence of ingestion of plastic debris by seabirds at sub-Antarctic Heard Island . Mar. Ornithol. 32, 105-106. Google Scholar

Bessa F, Ratcliffe N, Otero V, Sobral P, Marques JC, Waluda CM, Trathan PN, Xavier JC

. 2019 Microplastics in gentoo penguins from the Antarctic region . Wissenschaft Repräsentant 9, 1-7. (doi:10.1038/s41598-019-50621-2) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Laganà P, Caruso G, Corsi I, Bergami E, Venuti V, Majolino D, La Ferla R, Azzaro M, Cappello S

. 2019 Do plastics serve as a possible vector for the spread of antibiotic resistance? First insights from bacteria associated to a polystyrene piece from King George Island (Antarctica) . Int. J. Hyg. Umgebung. Gesundheit 222, 89-100. (doi:10.1016/j.ijheh.2018.08.009) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Lee JR, Raymond B, Bracegirdle TJ, Chadès I, Fuller RA, Shaw JD, Terauds A

. 2017 Climate change drives expansion of Antarctic ice-free habitat . Natur 547, 49-54. (doi:10.1038/nature22996) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2007 Antarctic biodiversity . Wissenschaft 317, 1877-1878. (doi:10.1126/science.1147261) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2017 Antarctic ecosystems . In Reference module in life sciences , pp. 1-13. Amsterdam, The Netherlands : Elsevier . (doi:10.1016/B978-0-12-809633-8.02182-8) Google Scholar

Convey P, Gibson JAE, Hillenbrand CD, Hodgson DA, Pugh PJA, Smellie JL, Stevens MI

. 2008 Antarctic terrestrial life - Challenging the history of the frozen continent? Biol. Rev. 83, 103-117. (doi:10.1111/j.1469-185X.2008.00034.x) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2019 Nematodes in a polar desert reveal the relative role of biotic interactions in the coexistence of soil animals . Komm. Biol. 2, 63. (doi:10.1038/s42003-018-0260-y) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2019 Biotic interactions are an unexpected yet critical control on the complexity of an abiotically driven polar ecosystem . Komm. Biol. 2, 62. (doi:10.1038/s42003-018-0274-5) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2000 Historical biogeography and ecology of a Continental Antarctic mite genus, Maudheimia (Acari, Oribatida): evidence for a Gondwanan origin and Pliocene-Pleistocene speciation . Zool. J. Linn. Soz. 129, 111-128. (doi:10.1006/zjls.1999.0209) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2005 A 7000-year record of oribatid mite communities on a Maritime-Antarctic island: responses to climate change . Arctic, Antarct. Alp. Res. 37, 239-245. (doi:10.1657/1523-0430(2005)037[0239:AYROOM]2.0.CO2) Crossref, ISI, Google Scholar

. 1995 Collembola from the Scotia Arc and Antarctic Peninsula including descriptions of two new species and notes on biogeography . Pol. Pismo Entomol. (Bulletin Entomol. Pologne) 64, 305-319. Google Scholar

. 1967 Collembola (Springtails) . Antarct. Res. Ser. 10, 123-148. (doi:10.1029/AR010p0123) Google Scholar

. 1971 The Collembola of Antarctica . Pacific Insects Monogr. 25, 57-74. Google Scholar

. 2014 Using Fourier transform IR spectroscopy to analyze biological materials . Nat. Protokoll 9, 1771-1791. (doi:10.1007/s13398-014-0173-7.2) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Maaß S, Daphi D, Lehmann A, Rillig MC

. 2017 Transport of microplastics by two collembolan species . Umgebung. Verschmutzung. 225, 456-459. (doi:10.1016/j.envpol.2017.03.009) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Zhu D, Chen QL, An XL, Yang XR, Christie P, Ke X, Wu LH, Zhu YG

. 2018 Exposure of soil collembolans to microplastics perturbs their gut microbiota and alters their isotopic composition . Boden Biol. Biochem. 116, 302-310. (doi:10.1016/j.soilbio.2017.10.027) Crossref, ISI, Google Scholar

. 1982 The Signy Island terrestrial reference sites: XIV. Population studies on the Collembola . Gebr. Antarct. Überleben Stier. 55, 33-49. Google Scholar

Bokhorst S, Ronfort C, Huiskes A, Convey P, Aerts R

. 2007 Food choice of Antarctic soil arthropods clarified by stable isotope signatures . Polar Biol. 30, 983-990. (doi:10.1007/s00300-007-0256-4) Crossref, ISI, Google Scholar

. 1970 The biology of Cryptopygus antarcticus . In Antarctic ecology (Hrsg.

), pp. 909-918. London, UK and New York, NY : Academic Press . Google Scholar

. 1985 A rthropod interactions in an Antarctic terrestrial community . In Antarctic nutrient cycles and food webs (Hrsg.)

Siegfried WR, Condy PR, Laws RM

), pp. 614-619. Berlin, Deutschland: Springer. Crossref, Google Scholar

. 1981 Feeding and growth in the Antarctic collembolan Cryptopygus antarcticus . Oikos 36, 59-64. (doi:10.2307/3544379) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2013 Analysis of water sorption and thermal conductivity of expanded polystyrene insulation materials . Build. Serv. Eng. Res. techn. 34, 407-416. (doi:10.1177/0143624412462043) Crossref, ISI, Google Scholar

Bergami E, Krupinski Emerenciano A, González-Aravena M, Cárdenas CA, Hernández P, Silva JRMC, Corsi I

. 2019 Polystyrene nanoparticles affect the innate immune system of the Antarctic sea urchin Sterechinus neumayeri . Polar Biol. 42, 743-757. (doi:10.1007/s00300-019-02468-6) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2019 Effects of polyethylene microplastics on the gut microbial community, reproduction and avoidance behaviors of the soil springtail, Folsomia candida . Umgebung. Verschmutzung. 247, 890-897. (doi:10.1016/j.envpol.2019.01.097) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Kirstein IV, Kirmizi S, Wichels A, Garin-Fernandez A, Erler R, Löder M, Gerdts G

. 2016 Dangerous hitchhikers? Evidence for potentially pathogenic Vibrio spp. on microplastic particles . Mar. Environ. Res. 120, 1-8. (doi:10.1016/j.marenvres.2016.07.004) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Viršek MK, Lovšin MN, Koren Š, Kržan A, Peterlin M

. 2017 Microplastics as a vector for the transport of the bacterial fish pathogen species Aeromonas salmonicida . Mar. Pollut. Stier. 125, 301-309. (doi:10.1016/j.marpolbul.2017.08.024) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Foulon V, Le Roux F, Lambert C, Huvet A, Soudant P, Paul-Pont I

. 2016 Colonization of polystyrene microparticles by Vibrio crassostreae: light and electron microscopic investigation . Umgebung. Wissenschaft techn. 50, 10 988-10 996. (doi:10.1021/acs.est.6b02720) Crossref, ISI, Google Scholar

Wang J, Liu X, Li Y, Powell T, Wang X, Wang G, Zhang P

. 2019 Microplastics as contaminants in the soil environment: a mini-review . Wissenschaft Gesamte Umgebung. 691, 848-857. (doi:10.1016/j.scitotenv.2019.07.209) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Jang M, Shim WJ, Han GM, Rani M, Song YK, Hong SH

. 2020 Widespread detection of a brominated flame retardant, hexabromocyclododecane, in expanded polystyrene marine debris and microplastics from South Korea and the Asia–Pacific coastal . Umgebung. Verschmutzung. 231, 785-794. (doi:10.1016/j.envpol.2017.08.066) Crossref, Google Scholar

. 2018 The serendipitous value of soil fauna in ecosystem functioning: the unexplained explained . Vorderseite. Umgebung. Wissenschaft 6, 149. (doi:10.3389/fenvs.2018.00149) Crossref, ISI, Google Scholar

Maaß S, Hückelheim R, Rillig MC

. 2019 Collembola laterally move biochar particles . Plus eins 14, 1-7. (doi:10.1371/journal.pone.0224179) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2000 Scotia Arc Acari: antiquity and origin . Zool. J. Linn. Soz. 130, 309-328. (doi:10.1111/j.1096-3642.2000.tb01633.x) Crossref, ISI, Google Scholar

. 2016 Trace element contamination and availability in the Fildes Peninsula, King George Island, Antarctica . Umgebung. Wissenschaft Process. Impacts 18, 648-657. (doi:10.1039/c6em00052e) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2008 Polybrominated diphenyl ether flame retardants in lichens and mosses from King George Island, maritime Antarctica . Chemosphäre 73, 1589-1593. (doi:10.1016/j.chemosphere.2008.08.035) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Cai M, Yang H, Xie Z, Zhao Z, Wang F, Lu Z, Sturm R, Ebinghaus R

. 2012 Per- and polyfluoroalkyl substances in snow, lake, surface runoff water and coastal seawater in Fildes Peninsula, King George Island, Antarctica . J. Hazard. Mater. 209–210, 335-342. (doi:10.1016/j.jhazmat.2012.01.030) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

. 2015 Occurrence of organochlorine pesticides in the environmental matrices from King George Island, west Antarctica . Umgebung. Verschmutzung. 206, 142-149. (doi:10.1016/j.envpol.2015.06.025) Crossref, PubMed, ISI, Google Scholar

Montone RC, Taniguchi S, Colabuono FI, Martins CC, Cipro CVZ, Barroso HS, da Silva J, Bícego MC, Weber RR


Neurobiology

Corticostriatal flow of action selection bias. Hwang EJ, Link TD, Hu YY, Lu S, Wang EH, Lilascharoen V, Aronson S, O'Neil K, Lim BK, Komiyama T. Neuron. 2019 Nov 6. doi: 10.1016/j.neuron.2019.09.028.

The posterior parietal cortex (PPC) performs many functions, including decision making and movement control. It remains unknown which input and output pathways of PPC support different functions. We addressed this issue in mice, focusing on PPC neurons projecting to the dorsal striatum (PPC-STR) and the posterior secondary motor cortex (PPC-pM2). Projection-specific, retrograde labeling showed that PPC-STR and PPC-pM2 represent largely distinct subpopulations, with PPC-STR receiving stronger inputs from association areas and PPC-pM2 receiving stronger sensorimotor inputs. Two-photon calcium imaging during decision making revealed that the PPC-STR population encodes history-dependent choice bias more strongly than PPC-pM2 or general PPC populations. Furthermore, optogenetic inactivation of PPC-STR neurons or their terminals in STR decreased history-dependent bias, while inactivation of PPC-pM2 neurons altered movement kinematics. Therefore, PPC biases action selection through its STR projection while controlling movements through PPC-pM2 neurons. PPC may support multiple functions through parallel subpopulations, each with distinct input-output connectivity.

Inhibition of Axon Regeneration by Liquid-like TIAR-2 Granules. Andrusiak MG, Sharifnia P, Lyu X, Wang Z, Dickey AM, Wu Z, Chisholm AD, Jin Y. Neuron. 2019 Jul 24. pii: S0896-6273(19)30602-6. doi: 10.1016/j.neuron.2019.07.004.

Phase separation into liquid-like compartments is an emerging property of proteins containing prion-like domains (PrLDs), yet the in vivo roles of phase separation remain poorly understood. TIA proteins contain a C-terminal PrLD, and mutations in the PrLD are associated with several diseases. Here, we show that the C. elegans TIAR-2/TIA protein functions cell autonomously to inhibit axon regeneration. TIAR-2 undergoes liquid-liquid phase separation in vitro and forms granules with liquid-like properties in vivo. Axon injury induces a transient increase in TIAR-2 granule number. The PrLD is necessary and sufficient for granule formation and inhibiting regeneration. Tyrosine residues within the PrLD are important for granule formation and inhibition of regeneration. TIAR-2 is also serine phosphorylated in vivo. Non-phosphorylatable TIAR-2 variants do not form granules and are unable to inhibit axon regeneration. Our data demonstrate an in vivo function for phase-separated TIAR-2 and identify features critical for its function in axon regeneration.

Asymmetric ephaptic inhibition between compartmentalized olfactory receptor neurons. Hartzell AL, Martyniuk KM, Zhang Y, Tsang TK, Bushong EA, Chu L, Chiang A, Ellisman MH, Reingruber J, Su C. Nature Communications. 201910. doi:10.1101/427252

In the Drosophila antenna, different subtypes of olfactory receptor neurons (ORNs) housed in the same sensory hair (sensillum) can inhibit each other non-synaptically. However, the mechanisms underlying this underexplored form of lateral inhibition remain unclear. Here we use recordings from pairs of sensilla impaled by the same tungsten electrode to demonstrate that direct electrical (“ephaptic”) interactions mediate lateral inhibition between ORNs. Intriguingly, within individual sensilla, we find that ephaptic lateral inhibition is asymmetric such that one ORN exerts greater influence onto its neighbor. Serial block-face scanning electron microscopy of genetically identified ORNs and circuit modeling indicate that asymmetric lateral inhibition reflects a surprisingly simple mechanism: the physically larger ORN in a pair corresponds to the dominant neuron in ephaptic interactions. Thus, morphometric differences between compartmentalized ORNs account for highly specialized inhibitory interactions that govern information processing at the earliest stages of olfactory coding.

Experience-dependent expression of immediate-early gene transcription factors (IEG-TFs) can transiently change the transcriptome of active neurons and initiate persistent changes in cellular function. However, the impact of IEG-TFs on circuit connectivity and function is poorly understood. We investigate the specificity with which the IEG-TF NPAS4 governs experience-dependent changes in inhibitory synaptic input onto CA1 pyramidal neurons (PNs). We show that novel sensory experience selectively enhances somatic inhibition mediated by cholecystokinin-expressing basket cells (CCKBCs) in an NPAS4-dependent manner. NPAS4 specifically increases the number of synapses made onto PNs by individual CCKBCs without altering synaptic properties. Additionally, we find that sensory experience-driven NPAS4 expression enhances depolarization-induced suppression of inhibition (DSI), a short-term form of cannabinoid-mediated plasticity expressed at CCKBC synapses. Our results indicate that CCKBC inputs are a major target of the NPAS4-dependent transcriptional program in PNs and that NPAS4 is an important regulator of plasticity mediated by endogenous cannabinoids.

ANKRD16 prevents neuron loss caused by an editing-defective tRNA synthetase. My-Nuong Vo, Markus Terrey, Jeong Woong Lee, Bappaditya Roy, James J. Moresco, Litao Sun, Hongjun Fu, Qi Liu, Thomas G. Weber, John R. Yates III, Kurt Fredrick, Paul Schimmel & Susan L. Ackerman. Neuron. May 16, 2018. doi:10.1038/s41586-018-0137-8.

Editing domains of aminoacyl tRNA synthetases correct tRNA charging errors to maintain translational fidelity. A mutation in the editing domain of alanyl tRNA synthetase (AlaRS) in Aarssti mutant mice results in an increase in the production of serine-mischarged tRNAAla and the degeneration of cerebellar Purkinje cells. Here, using positional cloning, we identified Ankrd16, a gene that acts epistatically with the Aarssti mutation to attenuate neurodegeneration. ANKRD16, a vertebrate-specific protein that contains ankyrin repeats, binds directly to the catalytic domain of AlaRS. Serine that is misactivated by AlaRS is captured by the lysine side chains of ANKRD16, which prevents the charging of serine adenylates to tRNAAla and precludes serine misincorporation in nascent peptides. The deletion of Ankrd16 in the brains of Aarssti/sti mice causes widespread protein aggregation and neuron loss. These results identify an amino-acid-accepting co-regulator of tRNA synthetase editing as a new layer of the machinery that is essential to the prevention of severe pathologies that arise from defects in editing.

Complex spatial working memory tasks have been shown to require both hippocampal sharp-wave ripple (SWR) activity and dentate gyrus (DG) neuronal activity. We therefore asked whether DG inputs to CA3 contribute to spatial working memory by promoting SWR generation. Recordings from DG and CA3 while rats performed a dentate-dependent working memory task on an eight-arm radial maze revealed that the activity of dentate neurons and the incidence rate of SWRs both increased during reward consumption. We then found reduced reward-related CA3 SWR generation without direct input from dentate granule neurons. Furthermore, CA3 cells with place fields in not-yet-visited arms preferentially fired during SWRs at reward locations, and these prospective CA3 firing patterns were more pronounced for correct trials and were dentate-dependent. These results indicate that coordination of CA3 neuronal activity patterns by DG is necessary for the generation of neuronal firing patterns that support goal-directed behavior and memory.

Drd3 Signaling in the Lateral Septum Mediates Early Life Stress-Induced Social Dysfunction. Sora Shin, Horia Pribiag, Varoth Lilascharoen, Daniel Knowland, Xiao-Yun Wang, Byung Kook Lim. Neuron. December 21, 2017. doi: 10.1016/j.neuron.2017.11.040.

Early life stress (ELS) in the form of child abuse/neglect is associated with an increased risk of developing social dysfunction in adulthood. Little is known, however, about the neural substrates or the neuromodulatory signaling that govern ELS-induced social dysfunction. Here, we show that ELS-induced downregulation of dopamine receptor 3 (Drd3) signaling and its corresponding effects on neural activity in the lateral septum (LS) are both necessary and sufficient to cause social abnormalities in adulthood. Verwenden von in vivo Ca 2+ imaging, we found that Drd3-expressing-LS (Drd3 LS ) neurons in animals exposed to ELS show blunted activity in response to social stimuli. In addition, optogenetic activation of Drd3 LS neurons rescues ELS-induced social impairments. Furthermore, pharmacological treatment with a Drd3 agonist, which increases Drd3 LS neuronal activity, normalizes the social dysfunctions of ELS mice. Thus, we identify Drd3 in the LS as a critical mediator and potential therapeutic target for the social abnormalities caused by ELS.

Neurotransmitter Switching Regulated by miRNAs Controls Changes in Social Preference. Dulcis D, Lippi G, Stark CJ, Do LH, Berg DK, Spitzer NC. Neuron. 2017 Sep 1395(6):1319-1333.e5. doi: 10.1016/j.neuron.2017.08.023. Epub 2017 Aug 31.

Changes in social preference of amphibian larvae result from sustained exposure to kinship odorants. To understand the molecular and cellular mechanisms of this neuroplasticity, we investigated the effects of olfactory system activation on neurotransmitter (NT) expression in accessory olfactory bulb (AOB) interneurons during development. We show that protracted exposure to kin or non-kin odorants changes the number of dopamine (DA)- or gamma aminobutyric acid (GABA)-expressing neurons, with corresponding changes in attraction/aversion behavior. Changing the relative number of dopaminergic and GABAergic AOB interneurons or locally introducing DA or GABA receptor antagonists alters kinship preference. We then isolate AOB microRNAs (miRs) differentially regulated across these conditions. Inhibition of miR-375 and miR-200b reveals that they target Pax6 and Bcl11b to regulate the dopaminergic and GABAergic phenotypes. The results illuminate the role of NT switching governing experience-dependent social preference.

Activity-dependent trafficking of lysosomes in dendrites and dendritic spines. Goo MS, Sancho L, Slepak N, Boassa D, Deerinck TJ, Ellisman MH, Bloodgood BL, Patrick GN. J Cell Biol. 2017 Aug 7216(8):2499-2513. doi: 10.1083/jcb.201704068. Epub 2017 Jun 19.

In neurons, lysosomes, which degrade membrane and cytoplasmic components, are thought to primarily reside in somatic and axonal compartments, but there is little understanding of their distribution and function in dendrites. Here, we used conventional and two-photon imaging and electron microscopy to show that lysosomes traffic bidirectionally in dendrites and are present in dendritic spines. We find that lysosome inhibition alters their mobility and also decreases dendritic spine number. Furthermore, perturbing microtubule and actin cytoskeletal dynamics has an inverse relationship on the distribution and motility of lysosomes in dendrites. We also find trafficking of lysosomes is correlated with synaptic α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid-type glutamate receptors. Strikingly, lysosomes traffic to dendritic spines in an activity-dependent manner and can be recruited to individual spines in response to local activation. These data indicate the position of lysosomes is regulated by synaptic activity and thus plays an instructive role in the turnover of synaptic membrane proteins.

Microtubule-dependent ribosome localization in C. elegans neurons. Noma K, Goncharov A, Ellisman MH, Jin Y. Elife. 2017 Aug 26. pii: e26376. doi: 10.7554/eLife.26376.

Subcellular localization of ribosomes defines the location and capacity for protein synthesis. Methods for in vivo visualizing ribosomes in multicellular organisms are desirable in mechanistic investigations of the cell biology of ribosome dynamics. Here, we developed an approach using split GFP for tissue-specific visualization of ribosomes in Caenorhabditis elegans. Labeled ribosomes are detected as fluorescent puncta in the axons and synaptic terminals of specific neuron types, correlating with ribosome distribution at the ultrastructural level. We found that axonal ribosomes change localization during neuronal development and after axonal injury. By examining mutants affecting axonal trafficking and performing a forward genetic screen, we showed that the microtubule cytoskeleton and the JIP3 protein UNC-16 exert distinct effects on localization of axonal and somatic ribosomes. Our data demonstrate the utility of tissue-specific visualization of ribosomes in vivo, and provide insight into the mechanisms of active regulation of ribosome localization in neurons.

Reorganization of corticospinal output during motor learning. Peters AJ, Lee J, Hedrick NG, O'Neil K, Komiyama T. Nat Neurosci. 2017 Aug20(8):1133-1141. doi: 10.1038/nn.4596. Epub 2017 Jul 3.

Motor learning is accompanied by widespread changes within the motor cortex, but it is unknown whether these changes are ultimately funneled through a stable corticospinal output channel or whether the corticospinal output itself is plastic. We investigated the consistency of the relationship between corticospinal neuron activity and movement through in vivo two-photon calcium imaging in mice learning a lever-press task. Corticospinal neurons exhibited heterogeneous correlations with movement, with the majority of movement-modulated neurons decreasing activity during movement. Individual cells changed their activity across days, which led to changed associations between corticospinal activity and movement. Unlike previous observations in layer 2/3, activity accompanying learned movements did not become more consistent with learning instead, the activity of dissimilar movements became more decorrelated. These results indicate that the relationship between corticospinal activity and movement is dynamic and that the types of activity and plasticity are different from and possibly complementary to those in layer 2/3.

Distinct Ventral Pallidal Neural Populations Mediate Separate Symptoms of Depression. Knowland D, Lilascharoen V, Pacia CP, Shin S, Wang EH, Lim BK. Zelle. 2017 Jul 13170(2):284-297.e18. doi: 10.1016/j.cell.2017.06.015. Epub 2017 Jul 6.

Major depressive disorder (MDD) patients display a common but often variable set of symptoms making successful, sustained treatment difficult to achieve. Separate depressive symptoms may be encoded by differential changes in distinct circuits in the brain, yet how discrete circuits underlie behavioral subsets of depression and how they adapt in response to stress has not been addressed. We identify two discrete circuits of parvalbumin-positive (PV) neurons in the ventral pallidum (VP) projecting to either the lateral habenula or ventral tegmental area contributing to depression. We find that these populations undergo different electrophysiological adaptations in response to social defeat stress, which are normalized by antidepressant treatment. Furthermore, manipulation of each population mediates either social withdrawal or behavioral despair, but not both. We propose that distinct components of the VP PV circuit can subserve related, yet separate depressive-like phenotypes in mice, which could ultimately provide a platform for symptom-specific treatments of depression.

Hormonal Modulation of Pheromone Detection Enhances Male Courtship Success Lin HH, Cao DS, Sethi S, Zeng Z, Chin JS, Chakraborty TS, Shepherd AK, Nguyen CA, Yew JY, Su CY, Wang JW. Neuron. 2016 Jun 1590(6):1272-85. doi: 10.1016/j.neuron.2016.05.004.

During the lifespans of most animals, reproductive maturity and mating activity are highly coordinated. In Drosophila melanogaster, for instance, male fertility increases with age, and older males are known to have a copulation advantage over young ones. The molecular and neural basis of this age-related disparity in mating behavior is unknown. Here, we show that the Or47b odorant receptor is required for the copulation advantage of older males. Notably, the sensitivity of Or47b neurons to a stimulatory pheromone, palmitoleic acid, is low in young males but high in older ones, which accounts for older males' higher courtship intensity. Mechanistically, this age-related sensitization of Or47b neurons requires a reproductive hormone, juvenile hormone, as well as its binding protein Methoprene-tolerant in Or47b neurons. Together, our study identifies a direct neural substrate for juvenile hormone that permits coordination of courtship activity with reproductive maturity to maximize male reproductive fitness. Copyright © 2016 Elsevier Inc. All rights reserved.

Ryk controls remapping of motor cortex during functional recovery after spinal cord injury. Edmund R. Hollis, II, Nao Ishiko, Ting Yu, Chin-Chun Lu, Ariela Haimovich, Kristine Tolentino, Alisha Richman, Anna Tury, Shih-Hsiu Wang, Maysam Pessian, Euna Jo, Alex Kolodkin, Yimin Zou. Natur Neurosci. 2016 May19(5):697-705.

Limited functional recovery can be achieved with rehabilitation after incomplete spinal cord injury. Eliminating the function of a repulsive Wnt receptor, Ryk, by either conditional knockout in the motor cortex or monoclonal antibody infusion, resulted in increased corticospinal axon collateral branches with pre-synaptic puncta in the spinal cord and enhanced recovery of forelimb reaching and grasping function following a cervical dorsal column lesion. Using optical stimulation, we observed that motor cortical output maps underwent massive changes after injury and the hindlimb cortical areas were recruited to control the forelimb over time. Furthermore, a greater cortical area was dedicated to control the forelimb in Ryk cKO. In the absence of weekly task-specific training, recruitment of ectopic cortical areas was greatly reduced without significant functional recovery even in Ryk cKO. Our study provides evidence that maximal circuit reorganization and functional recovery can be achieved by combining molecular manipulation and task-specific training.

Hierarchy of orofacial rhythms revealed through whisking and breathing. Moore JD, Deschênes M, Furuta T, Huber D, Smear MC, Demers M, Kleinfeld D. Nature. 2013 May 9497(7448):205-10. doi: 10.1038/nature12076. Epub 2013 Apr 28.

Whisking and sniffing are predominant aspects of exploratory behaviour in rodents. Yet the neural mechanisms that generate and coordinate these and other orofacial motor patterns remain largely uncharacterized. Here we use anatomical, behavioural, electrophysiological and pharmacological tools to show that whisking and sniffing are coordinated by respiratory centres in the ventral medulla. We delineate a distinct region in the ventral medulla that provides rhythmic input to the facial motor neurons that drive protraction of the vibrissae. Neuronal output from this region is reset at each inspiration by direct input from the pre-Bötzinger complex, such that high-frequency sniffing has a one-to-one relationship with whisking, whereas basal respiration is accompanied by intervening whisks that occur between breaths. We conjecture that the respiratory nuclei, which project to other premotor regions for oral and facial control, function as a master clock for behaviours that coordinate with breathing.

How are sensory representations in the brain influenced by the state of an animal? Here we use chronic two-photon calcium imaging to explore how wakefulness and experience shape odor representations in the mouse olfactory bulb. Comparing the awake and anesthetized state, we show that wakefulness greatly enhances the activity of inhibitory granule cells and makes principal mitral cell odor responses more sparse and temporally dynamic. In awake mice, brief repeated odor experience leads to a gradual and long-lasting (months) weakening of mitral cell odor representations. This mitral cell plasticity is odor specific, recovers gradually over months, and can be repeated with different odors. Furthermore, the expression of this experience-dependent plasticity is prevented by anesthesia. Together, our results demonstrate the dynamic nature of mitral cell odor representations in awake animals, which is constantly shaped by recent odor experience.

Copyright © 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

MAPKKK dual leucine zipper-bearing kinases (DLKs) are regulators of synaptic development and axon regeneration. The mechanisms underlying their activation are not fully understood. Here, we show that C. elegans DLK-1 is activated by a Ca(2+)-dependent switch from inactive heteromeric to active homomeric protein complexes. We identify a DLK-1 isoform, DLK-1S, that shares identical kinase and leucine zipper domains with the previously described long isoform DLK-1L but acts to inhibit DLK-1 function by binding to DLK-1L. The switch between homo- or heteromeric DLK-1 complexes is influenced by Ca(2+) concentration. A conserved hexapeptide in the DLK-1L C terminus is essential for DLK-1 activity and is required for Ca(2+) regulation. The mammalian DLK-1 homolog MAP3K13 contains an identical C-terminal hexapeptide and can functionally complement dlk-1 mutants, suggesting that the DLK activation mechanism is conserved. The DLK activation mechanism is ideally suited for rapid and spatially controlled signal transduction in response to axonal injury and synaptic activity.

Copyright © 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Grid cells in parahippocampal cortices fire at vertices of a periodic triangular grid that spans the entire recording environment. Such precise neural computations in space have been proposed to emerge from equally precise temporal oscillations within cells or within the local neural circuitry. We found that grid-like firing patterns in the entorhinal cortex vanished when theta oscillations were reduced after intraseptal lidocaine infusions in rats. Other spatially modulated cells in the same cortical region and place cells in the hippocampus retained their spatial firing patterns to a larger extent during these periods without well-organized oscillatory neuronal activity. Precisely timed neural activity within single cells or local networks is thus required for periodic spatial firing but not for single place fields.

PMID: 21458672 [PubMed - in process]

Internal physiological states influence behavioral decisions. We have investigated the underlying cellular and molecular mechanisms at the first olfactory synapse for starvation modulation of food-search behavior in Drosophila. We found that a local signal by short neuropeptide F (sNPF) and a global metabolic cue by insulin are integrated at specific odorant receptor neurons (ORNs) to modulate olfactory sensitivity. Results from two-photon calcium imaging show that starvation increases presynaptic activity via intraglomerular sNPF signaling. Expression of sNPF and its receptor (sNPFR1) in Or42b neurons is necessary for starvation-induced food-search behavior. Presynaptic facilitation in Or42b neurons is sufficient to mimic starvation-like behavior in fed flies. Furthermore, starvation elevates the transcription level of sNPFR1 but not that of sNPF, and insulin signaling suppresses sNPFR1 expression. Thus, starvation increases expression of sNPFR1 to change the odor map, resulting in more robust food-search behavior.

PMID: 21458672 [PubMed - in process]

The cerebral cortex constructs a coherent representation of the world by integrating distinct features of the sensory environment. Although these features are processed vertically across cortical layers, horizontal projections interconnecting neighbouring cortical domains allow these features to be processed in a context-dependent manner. Despite the wealth of physiological and psychophysical studies addressing the function of horizontal projections, how they coordinate activity among cortical domains remains poorly understood. We addressed this question by selectively activating horizontal projection neurons in mouse somatosensory cortex, and determined how the resulting spatial pattern of excitation and inhibition affects cortical activity. We found that horizontal projections suppress superficial layers while simultaneously activating deeper cortical output layers. This layer-specific modulation does not result from a spatial separation of excitation and inhibition, but from a layer-specific ratio between these two opposing conductances. Through this mechanism, cortical domains exploit horizontal projections to compete for cortical space.


Schau das Video: Amphibien (Januar 2022).