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Mating behaviour of two polygamous shorebird species in the Arctic
Get PDFThe mating behaviour is a critical part of an individual’s life, given that it directly influences the reproductive success of sexually reproducing organisms. In nature, we can observe a fascinating diversity of mating strategies shaped by sexual and natural selection. Understanding the evolution of this diversity is a central part of evolutionary biology. Nevertheless, the underlying evolutionary and ecological factors that shape the evolution of this diversity are still not fully understood, and on top of that we even lack detailed knowledge of the mating behaviour for many species.
In this dissertation, we enhance our understanding of the mating behaviours and strategies of two polygamous shorebird species. The focus of our studies are the polyandrous red phalarope Phalaropus fulicarius and the polygynous pectoral sandpiper Calidris melanotos, two sympatric breeders of the Arctic tundra with distinctly different mating systems. More specifically, we investigated the social and genetic mating system of the red phalarope, by quantifying the number of social and genetic mates and describing the copulation behaviour in this context. This allowed us to test the “sperm storage hypothesis”, which predicts that extra-pair paternity in sequentially polyandrous species is mainly the result of sperm stored by females from within-pair copulations with a previous mate. Next, we investigated mate guarding behavior in red phalaropes under consideration of the male and female perspective and in relation to breeding phenology, time relative to mean clutch initiation, and to other mutually exclusive behaviours, like incubation or mate searching. Furthermore, we investigated if the apparently nomadic movements of pectoral sandpipers between potential breeding sites are influenced by the prevailing wind conditions. Finally, I describe the mating system of both species in detail, discuss how sexual selection shapes the mating strategies in both species and sexes, and discuss how environmental conditions influence mating strategies.
To accomplish this, we recorded in great detail the mating behaviour of red phalaropes during the time span of three breeding seasons in Utqiaġvik, Alaska. We caught and colour-banded nearly all individuals and documented all breeding attempts within our study site. Eggs were collected and artificially incubated to prevent data loss due to predation events, which allowed us to perform comprehensive paternity analysis. Furthermore, modern tracking devices allowed us to follow individual movements and pair-wise association patterns continuously, which allowed us to study variation in mate guarding behaviour. Additionally, we used a previously published data set of pectoral sandpiper movements from two breeding season, in combination with wind data from a global reanalysis model to investigate the influence of wind conditions on breeding site sampling behaviour.
We found lower rates of social polyandry and genetic polyandry in red phalaropes than previous studies reported. Overall, 7% of females (11/162) had multiple social mates and extra-pair paternity occurred in 11% (37/334) of the nests. Our paternity analysis and behavioural observations provide limited evidence for the sperm storage hypothesis. Our findings indicate that stored sperm from a previous mate does not significantly contribute to extra-pair paternity in this sequentially polyandrous species. Instead, extra-pair paternity was generally due to two mechanisms: firstly to extra-pair copulations by both sexes during the period between pair establishment and early incubation; then to rapid mate switching by females in the context of attempts to acquire multiple care-giving males. We show that red phalarope pairs were almost continuously together in the days before clutch initiation and showed no sex-bias in separation movements, which suggests that both pair members guard their mate. Still, limited sexual conflict arises through biases in the operational sex-ratio and a trade-off with male nest attendance. We found no clear relationship between mate guarding intensity and the occurrence of extra-pair paternity. Our analysis on the breeding site sampling behaviour of pectoral sandpipers suggests that the wind conditions influence movements in two ways. First, stronger wind support led to increased ground speed and was associated with a longer flight range, and second, males had a higher chance of flying in the direction with more favourable wind conditions.
In conclusion, we found that extra-pair paternity in red phalaropes can mainly be explained by female strategies to acquire multiple mates and that in this non-territorial socially polyandrous species, mutual benefits of mate guarding might be the process underlying the evolution of a brief but strong social pair bond, with the unique purpose of producing a clutch for a care-giving male. Polygamy in both species is likely influenced by the length of the breeding season and its spatiotemporal variation throughout the breeding range, as well as local operational sex ratios. Large scale breeding site sampling behaviour can be influenced by the prevailing wind conditions in pectoral sandpipers and consequently effect local breeding densities. Both species are characterised by strong intrasexual selection and direct fitness benefits seem to play a more important role than indirect fitness benefits in mate choice. Still, it is necessary to consider the interplay of intrasexual selection and mate choice to completely understand the factors shaping sexual selection, especially in the context of sex-specific biases in the operational sex ratio and individual strategies to maximise reproductive success from the male and female perspective
Die Rolle des Inkretins Glukagon-like Peptide-1 in der Regulation des Glukosemetabolismus und sein therapeutischer Nutzen bei Typ 2 Diabetes
Get PDFMethode der Speichelprobenentnahme und Cortisolmessung im Speichel und im Blut bei Großen Tümmlern (Tursiops truncatus)
Get PDFValidierung eines In-Ear-Pulsoximeters zur Narkoseüberwachung bei Hunden
Get PDFDie Pulsoximetrie stellt vor allem während der Narkoseüberwachung ein in der Tiermedizin nicht mehr wegzudenkendes Monitoring dar, welches durch die geringe Invasivität, einfache Handhabung und den geringen Anschaffungswert in nahezu jeder tierärztlich kurativ tätigen Einrichtung Anwendung findet. Mit der In-Ear-Pulsoximetrie beschäftigte sich diese Studie mit einer aus der Humanmedizin übernommenen Methodik, welche es nun zur Narkoseaufzeichnung bei Hunden zu validieren galt.
Hierzu wurden in der Pilotstudie vorerst 20 Hundenarkosen mittels einer vorläufig entwickelten Sonde überwacht und aufgezeichnet, welche lediglich fähig war, die aurikulär gemessene Körpertemperatur und Pulsfrequenz wiederzugeben. Diese Vitalparameterwerte wurden mit den jeweils zeitgleich gemessenen Werten des entsprechenden Referenzgeräts verglichen, um eine Einschätzung der Realisierbarkeit des geplanten weiteren Studienablaufs treffen zu können. Da die Ergebnisse der ersten 20 Narkosen ausreichend vielversprechend waren, wurde die Hauptstudie im zweiten Teil mit dem weiterentwickelten Sensor, welcher zur Pulsoximetrie befähigt war, während 40 zusätzlicher Narkosen fortgeführt.
Bezüglich der Pulsfrequenz wurden die Messungen des In-Ear-Pulsoximeters gegenüber der zeitgleichen Herzfrequenz des EKGs validiert. In der Vorstudie wurden durchschnittlich - 0,21/min Schläge weniger und in der Hauptstudie 5,21/min Schläge mehr gemessen als in der Elektrokardiographie und wichen in beiden Abschnitten damit deutlicher vom Goldstandard ab als das lingual positionierte Referenzgerät. Die aurikulär gemessene Körpertemperatur wich in beiden Studienabschnitten signifikant von den Werten des ösophagealen Referenzgeräts ab. So zeigte der Prototyp während der Vorstudie durchschnittlich eine um 0,34°C geringere und während der Hauptstudie eine um durchschnittlich 0,36°C höhere Temperatur als das ösophageale Thermometer an. Als Vergleich zur aurikulär gemessenen Sauerstoffsättigung wurde ein lingual angesetztes Pulsoximeter herangezogen, welches bis dato im Klinikalltag Anwendung fand. Mit im Mittel gemessenen 95,26% Sauerstoffsättigung zeigte der Prototyp gegenüber dem lingualen Referenzgerät mit 96,21% eine um 0,95% geringere SpO2 an. Neben dem Vergleich der gemessenen Vitalparameter, legte diese Studie auch Hauptaugenmerk auf die Praktikabilität und die potentiellen Fehlerquellen der neuartigen Pulsoximetriesonde, welche für Fehlmessungen und Messausfälle sorgten.
Während der insgesamt 5308 aufgezeichneten Minuten, was ca. 88,5 Stunden entspricht, wies die In-Ear-Sonde insgesamt 39 Ausfälle auf, während es bei dem lingualen Pulsoximeter nur 28 Messunterbrechungen waren. Bezüglich möglicher Einflussfaktoren auf die Messausfälle wurden das Körpergewicht, die Körpertemperatur, die Gehörgangsbehaarung und die Gehörgangsverschmutzung genauer betrachtet. Es konnte ein umgekehrt linearer Zusammenhang zwischen Körpergewicht und Ausfallhäufigkeit beobachtet werden, welcher aber aufgrund eines zu geringen Stichprobenumfangs nicht statistisch belegt werden konnte. Die Vermutung, dass durch ein Abfallen der Körpertemperatur gleichzeitig die Signalqualität abnimmt und die Ausfallhäufigkeit zunimmt, wurde statistisch nicht bewiesen. Ebenso wie bei dem Körpergewicht, war zwar bei der statistischen Auswertung eine negative Auswirkung der Gehörgangsbehaarung auf die Signalqualität und die Ausfallhäufigkeit zu erkennen, konnte aber statistisch nicht gesichert bestätigt werden. Bei der in vier Kategorien untergliederten Gehörgangsverschmutzung konnte kein signifikanter Zusammenhang zwischen dem Grad der Cerumenansammlung und der Ausfallhäufigkeit nachgewiesen werden. Ebenso wirkte sich eine zunehmende Gehörgangsverschmutzung nicht negativ auf die Genauigkeit der intraaurikulären SpO2-Messung aus. Um eine Aussage über die Zuverlässigkeit des In-Ear- Pulsoximeters während der Anwendung im klinischen Alltag treffen zu können, war die pro Zeit angegebene Häufigkeit von Fehlmessungen ein wichtiges Kriterium. Weder die Temperaturmessungen noch die Pulsfrequenzen oder die Sauerstoffmessungen konnten durch ausreichend wenig Fehlmessungen überzeugen
Molekulare Mechanismen der pharmakologischen Resistenz kolorektaler Karzinomzelllinien gegen das Chemotherapieregime FOLFIRI
Get PDFMetastasierung und Therapieresistenz stellen die wesentlichen Hindernisse bei der kurativen Behandlung des Kolorektalkarzinoms (KRK) dar und sind Hauptursache für die krebsbedingte Sterblichkeit. Bei etwa einem Viertel der KRK-Patient*innen liegen bei Erstdiagnose Fernmetastasen vor, bei ca. der Hälfte der Erkrankten treten im Verlauf Fernmetastasen auf (Kumbrink et al., 2021; Van Cutsem & Oliveira, 2009; Vatandoust et al., 2015).
Fluoropyrimidin-basierte Chemotherapieregime sind das Grundgerüst der systemischen KRK-Therapie, welche durch weitere klassische Zytostatika sowie Antikörper-basierte Wirkstoffe erweitert werden kann. Das Kombinationsschema bestehend aus 5-Fluoruracil, Irinotecan und Leucovorin – syn. FOLFIRI – wird bei metastasiertem KRK (mKRK) als Erst- oder Zweitlinientherapie eingesetzt (Leitlinienprogramm Onkologie (Deutsche Krebsgesellschaft, 2019). Trotz der Wirksamkeit dieser Kombinationsbehandlung, durch die die Überlebensrate deutlich verbessert werden konnte, führen intrinsische und erworbene Resistenzmechanismen zur Progression der Krankheit (Jensen et al., 2015; Lyskjær et al., 2019).
Um molekularen Mechanismen und Biomarker der FOLFIRI-Resistenz auf Transkriptomebene zu identifizieren, wurden aus den KRK -Zelllinien Colo205, HT29 und SW480 drei FOLFIRI-resistente Subzelllinien durch kontinuierliche Behandlung mit steigenden FOLFIRI-Konzentrationen hergestellt. Als biologische Effekte der FOLFIRI-Resistenz konnten Änderungen in der Genexpression, morphologische Veränderungen sowie Anpassung des Zellzyklus und Zelltod-Resistenz beobachtet werden.
Zur Identifikation von resistenz-assoziierten Expressionssignaturen oder potentiell prognostischen Biomarkern wurde eine RNA-Sequenzierung der parentalen sowie der resistenten Zelllinien durchgeführt.
Insgesamt 284 differentiell exprimierte Gene (DEGs) wurden nach der bioinformatischen Analyse der RNA-Sequenzierung von 24 Proben ermittelt (Colo205: 222 Gene, HT29: 47 Gene, SW480: 30 Gene). Anschließend wurden diese DEGs miteinander abgeglichen und 12 DEGs identifiziert, die in zwei oder allen drei Zelllinien konsistent dysreguliert waren. Mittels Kaplan-Meier (KM-) Überlebenszeitanalyse des Kolon-Adenokarzinom-Datensatz (COAD) des Krebsgenomatlas (The Cancer Genome Atlas, TCGA, PanCancer Atlas Datenset ) wurden hieraus drei prognostisch relevante Gene (TACSTD2, PERP und CAV2) identifiziert, die sich signifikant mit kürzerem Überleben bei KRK assoziiert zeigten.
Diese Ergebnisse wurden mit den Ergebnissen einer klinischen Studie (GSE62322) abgeglichen. In dieser Studie wurden von 21 Chemotherapie-naiven KRK-Patient*innen Tumorproben entnommen, worauf eine postoperative Chemotherapie mit FOLFIRI folgte. Um eine Gensignatur zu identifizieren, die das Ansprechen auf FOLFIRI vorhersagen soll, wurden im nächsten Schritt die Expressionsdaten der auf FOLFIRI ansprechenden Patient*innen mit denen der nicht auf FOLFIRI ansprechenden Patient*innen verglichen.
Im Abgleich mit diesen Expressionsdaten konnten die drei Gene TACSTD2, PERP und CAV2 nicht als signifikant dysreguliert bzw. als Teil der Gensignatur nachgewiesen werden. Jedoch konnten die Gene SERPINE2 und TNC aus der Liste aller 284 DEGs in den klinischen Tumorproben ebenfalls als signifikant differentiell exprimiert nachgewiesen werden und mittels KM-Überlebenszeitanalyse als prognostisch relevant eingestuft werden.
Diese drei bzw. fünf identifizierten Gene können nun Grundlage für weitere experimentelle Schritte sein, um neue diagnostische und prognostische Biomarker für die klinische Praxis zu etablieren
Resistenzmechanismen gegen hypomethylierende Agenzien sowie die Bedeutung des Wilms’ Tumor Gen 1 in der akuten myeloischen Leukämie
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Zusammenhang zwischen Persönlichkeitsstruktur - gemessen mit OPD-SFK - und der stationär-psychosomatischen Therapiedauer und Therapiedosis anhand einer klinischen Stichprobe von Patienten und Patientinnen mit Zwangsstörung
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