Naturwissenschaflen

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Die Max-Planck-Gesellschaft zur FSrderung der Wissenscha~ten e.V. 1. Januar 1968 bis 31. D e z e m b e r 1969

Institute Die Max-Planck-Gesellschaft unterhielt im Berichtszeitraum insgesamt 54 Institute und Forschungsstellen. Drei dieser Institute wurden in den Jahren t968 und 1969 neu geglqindet, w~hrend im gleichen Zeitraum drei Institute auf einen anderen Tfiiger tibergingen.

Stipendiaten und Gastwissenschaftler ftir kiirzere oder lgngere Zeit an Max-Planck-Instituten t~itig*. Die Max-Planck-Gesellschaft konnte im Berichtszeitraum ihre Institute wetter ausbauen und den wechselnden Bedfirfnissen der Forschung anpassen. Gleiehzeitig wurde der Aufbau der neu gegrfindeten Institute zt~gig vorangetrieben.

N eugri~ndung en t;inanzen Zur Erfiillung ihrer Aufgaben wurden der Gesellschaft auf der rechtlichen Grundlage eines im Jahre t964 geschlossenen und 1968 verl~ingerten Abkommens zwischen Bund und Liindern fiir den Betriebsund Investitionshaushalt des Rechnungsjahres t968 6ffentliche Mittel in H6he yon rd. 236,2 Mio. DM zur Verfiigung gesteltt; das entspricht einem Zuwachs gegenfiber t967 um rd. 8%. Der Bund stellte zusiitzlich rd. 3,3 Mio. DM an Investitionsmitteln und rd. 20,7Mio. DM fiir Vorhaben auf dem Gebiet der Kern- und Weltraumforschung zur Verffigung. Fiir t969 belief sich der yon Bund und L~tndern je zur H~tlfte aufgebrachte Finanzierungszuschul3 auf insgesamt rd. 267,5 Mio. DM; dies bedeutet eine Steigerung um rd. t3 % gegengber dem Vorjahr. Die Sonderzuschiisse des Bundes betrugen t969 an Investitionsmitteln rd. t7,7 Mio. DM und ftir Vorhaben der Kern- und Weltraumforschung rd. 19,t Mio. DM. Ft~r 1970 wurden der Max-Planck-Gesellschaft 6ffentliche Zuschtisse in H6he yon rd. 305,t Mio. DM bzw. einschlieBlich der Sonderzuwendungen des Bundes rd. 3t2,1 Mio. DM bewilligt. Dies bedeutet eine Steigerung von rd. t 4 % bzw. rd. 17 %. EinschlieBlich der Zuwendungen der Wirtschaft, der Mitgliedsbeitr~ge und Spenden, eigener Einnahmen der Institute und der Ertr~ige aus dem Anlageverm6gen der Gesellschaft betrugen die Gesamteinnahmen im Jahre t968 rd. 284,9 Mio. DM. Der Abschlui3 far das Rechnungsjahr 1969 liegt noch nicht vor*.

Personal Der Personalbestand der Institute und Forschungsstellen erh6hte sich t968 auf insgesamt 6931,5 Planstellen; davon entiielen 1747,5 Planstellen auf Wissenschaftler, t969 wuchs die Zahl der Planstellen auf insgesamt 72t9,5, darunter waren 1829,5 Planstellen ffir Wissenschaftler. Aul3erdem waren t968 insgesamt 1902 und 1969 insgesamt 20t4 in- und ausl/indisehe

Die Entwicklung am Max-Planck-Institut ftir Biologie in Tiibingen, die 1968 zur Neugrtindung eines Max-Planck-Instituts /i~r biologische Kybernetik fiihrte, wurde bereits im Bericht ffir den Zeitraum t966/67 ausfiihrlich geschiidert. Im Frtthjahr 197t wird das yon Professor Dr. WBRN~R REICI~aRDT, Dr. VALENTIN BRAITENBERG, Dr. KARL GEORG GOTZ und Dr. KUNO KIRSCltFELD kollegial geleitete Institut einen - - flberwiegend aus Mitteln des Stifterverbandes ftir die Deutsche Wissenschaft finanzierten - - Neubau beziehen kSnnen. Der Senat der Max-Planck-Gesellschaft beschloB Ende t968 ferner die Griindung eines Max-Planck-

f nstituts zur Er/orschung der Lebensbedingungen der wissenschafllich-technischen Welt und berief Professor Dr. CA~-L FRI~I~RIC~ Frhr. v. WEIZSXCK~R (bisher Wissenschaftliches Mitglied des Max-Planck-instituts ffir Physik und Astrophysik) zum Wissenschaftlichen Mitglied und Direktor dieses Instituts. Das Institut hat die Aufgabe, in enger Verbindung mit in- und ausl~indischen Forsehungseinrichtungen durch interdisziplin~re Zusammenarbeit ein Bild der Entwicklung unserer Welt in den kommenden Jahrzehnten zu entwerfen. Fachleute der verschiedensten Disziplinen, z.B. der Gebiete Mathematik und Logik, Physik, Chemie, Biologie, Medizin, Soziologie, Psychologie land Philosophie wie auch der neu entstandenen Wissenschaitszweige Systemanalyse, Informationstheorie und Spieltheorie, werden am Institut - - z.T. als Gastwissenschaftler ftir die Dauer einiger Monate - arbeiten. Das Institut konnte Anfang 1970, zun~tchst mit einer Gruppe yon t5 wissenschaftlichen Mitarbeitern uncl dem erforderlichen technischen Personal, seine T~tigkeit in Starnberg bet Mfinehen beginnen. Im Juni 1969 konnte auch der sehon im letzten Tiitigkeitsberieht erw~hnte Plan zur Grfindung eines MaxPlanck-fnstituts /i~r Festkiirper/orschung verwirklicht werden. Der Senat beschloB die Errichtung dieser * I n alien v o r s t e h e n d g e n a n n t e n Zahlen sind die VOlt der Max-Pl~nck-Gesellschaft be~:reuten E i n r i c h t t m g e n enthalten.

~7. Jg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

GroBforschungseinrichtung unter der kollegialen Leitung von Professor Dr. WILHELM BRENIG (bisher Wissenschaftliches Mitglied des Max-Planck-Instituts far Physik und Astrophysik), Professor Dr. MANUEL CARDONA (USA), Professor Dr. HELLMUTFRITZSCHE (USA), Professor Dr. LUDWIGGENZEL, Professor Dr. HANS-JOACHIM QUEISSER und Professor Dr. ALBRECHTRABENAU. Gestaltung und Aufbau dieses Instituts werden auf der Grundlage einer Empfehlung des Wissenschaftsrates erfolgen, der gleichzeitig mit der Errichtung eines Max-Planck-Instituts in Stuttgart den Ausbau des zur Kernforschungsanlage Jtilich GmbH geh6renden Instituts ftir Festk~rperforschung forderte. Die Arbeitsgebiete des Stuttgarter Instituts sind im wesentlichen Theorie der Festk6rper, elektronische B a n d s t r u k t u r yon Nichtmetallen mit den fiblichen experimenteUen Methoden (Spektroskopie, Magne%ooptik usw.), P h o n o n e n s t r u k t u r yon Nich%metMlen mit Hilfe der optischen Phononenspektroskopie, Phasenumwandlungen in NichtmetMlen, amorphe Phasen, elektronische und gitterdynamische S t r u k t u r von Defekten und Zentren in Nichtmetallen, Transportph~nomene in Halbleitern, einschlieBlich der Transportph~nomene im Magnetfeld, in der Phofoleitung usw., Instabilit~ten in Halbleitern, dielektrische Eigenschaften von Nichtmetallen, Feststoffchemie, I4_ristaUstruktur, IZristallzucht (neue Stoffe, insbesondere nichtst6chiometrische Verbindungen, HochdruckPhasen), AnMysenmethoden, insbes. Spurenanalyse.

Das Institut soU damit die Festk6rperforschnng vor allem auf den Teilgebieten f6rdern, die in ihrer weiteren Entwieklung ffir die Grundlagenforschung wie auch ftir die Anwendung wichtig sein werden, bisher jedoeh nicht oder nut ungenfigend vertreten sind. Es bildet damit ein Bindeglied zwischen der Grundlagenforschung an den Hochschulinstituten und der starker anwendungsorientierten Forschung und Entwieklung in den Industrielaboratorien. Die Auswahl der Forsehungsprojekte des Instituts wie aueh seine Ausstattung mit GroBger~ten bedarf einer dauernden Absprache und Koordinierung mit anderen Forschungseinrichtungen der Festk6rperforschung; zu diesen z~hlen insbesondere das Institut fiir Festk6rperforschung der Kernforschungsanlage Jiilich GmbH, Jtilieh, - - bier erfolgt die Abstimmung fiber einen gemeinsamen Wissenschaftlichen Beirat - das Institut ffir angewandte Festk6rperphysik der Fraunhofer- Gesellsehaft, Freiburg, das Institut Laue-Langevin, Grenoble/Frankreieh, das Max-Planck-Institut ffir Metallforschung, Stuttgart, und der Sonderforschungsbereich Festk6rperphysik der Universit~t Stuttgart. Der Aufbau des Instituts wird in mehreren Phasen erfolgen. Die Planungsphase soll bis Friihjahr t97t beendet sein; im Friihjahr t972 rechnet man mit dem AbschluB der Bauplanung und dem Beginn des Institutsneubaues auf eineln Gel~inde in der N~he der

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Universit~tsneubauten in Stuttgart-Vaihingen. Die Aufbauphase wird voraussichtlich his Mitte 1974 dauern. Im Jahre t975 soll das Institut im Endausbau die folgenden t 2 Abteitungen umfassen: 3 Abteilungen Theorie, 4 Abteilungen Experimentalphysik, 2 Abteilungen Festk6rper-Chemie, t Abteilung Kristallographie, 1 Abteilung analytische Kristallchemie und t Abteilung Hochmagnetfeld-Laboratorium. Daneben werden die Service-Gruppen Tieftemperaturlabor, Kristall-Laboratofium, Spektroskopie, Datenverarbeitung, Elektronik-Entwicklung sowie eine Werkstatt fiir Mechanik und Elektronik eingefichtet. Ab Frfihjahr 1971 wird ein im Stuttgarter Stadtzentrum angemietetes Geb~tude zwei theoretischen und vier experimentellen Abteilungen sowie eiller chemischen Abteilung bis zur Fertigstellung der Neubauten begrenzte Arbeitsm6glichkeiten bieten. Das in sehr viele Teilbereiche aufgespaltene Gebiet der Festk6rperforschung erfordert eine enge Zusammenarbeit zwischen Forschern der verschiedenen Spezialgebiete. Die jeweils dem neuesten Stand der Technik entsprechenden Einrichtungen des Instituts, z.B. far tiefste Temperaturen und h6chste Drucke, insbesondere auch das Hochmagnetfeld-Laboratorium, sollen daher auch Forschern anderer Laboratorien zur Verfttgung stehen. Im Endausbau sind etwa 30 Arbeitspl~tze ftir Gastwissenschaftler vorgesehen.

Weitere Schwerpunkte tier F6rderung Neben diesen Neuvorhaben waren im Berichtszeitraum Schwerpunkte der F6rderung die Gebiete Radioastronomie, Astronomie, extraterrestrische Forschung, Kernphysik, Metallforschung, molekulare Genetik, biologische Kybernetik, Biologie nnd Biochemie. Der Aufbau des von Professor Dr. OTTOHACHENBERG, D r . PETER G. MEZGERund Dr. RICHARDWIELEBINSKI kollegial geleiteten Max-Planck-Instituts /~r Radioastronomie in Bonn veflief planungsgem/ig; das tiberwiegend dureh die Stiftung Volkswagenwerk finanzierte 100 m-Radioteleskop des Instituts kann voraussichtlich im Frfihjahr des Jahres t971 in Betrieb genommen werden. Auch bier ist eine enge Zusammenarbeit mit in- trod ausl~ndischen Gastwissenschaftlern vorgesehen; diesen werden Beobachtungszeiten an dem neuen Teleskop zur Verftigung stehen. Ein Institutsneubau soll in unmittelbarer N~he der astronomischen Institute der Universit~t Bonn erstellt werden. Das Max-Planck-Institut [i~r Astronomie arbeitet seit Beginn des Jahres t969 unter der Leitung von Professor Dr. HANSELS~SSER als erstem Direktor des kiinftigen Direktorenkollegiums in provisorischen Arbeitsr~umen anf dem Gel~nde der Landessternwarte Heidelberg. Mit den Plannngs- und ErschlieBungsarbeiten ffir einen Institutsneubau in unmittelbarer N/ihe des Max-Planck-Instituts fiir Kernphysik wurde begonnen. Nach eingehenden Sichtuntersuchungen im Mittelmeerraum wird Sfidspanien als giinstigster Standort far eine Beobachtungsstation des Institnts

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Max-Planck-Gesellschaft t968--t969

auf der nSrdlichen Halbkugel angesehen. Ftir die Ausstattung dieser und einer weiteren Beobachtungsstation auf der Stidhalbkugel wurden zwei Spiegelteieskope mit einem Durchmesser von 2,2 m in Auftrag gegeben; es ist ferner ein Spiegelteleskop mit 3,5 m Durchmesser vorgesehen.

Naturwissenscha[ten

physiologie in Seewiesen wurde eine Nachwuchsgruppe fiir Humanethologie geschaffen. Weitere Nachwuchseinheiten an anderen Max-Planck-Instituten sind geplant.

Grofl/orschungseinrichtungen Neubauten In Frankfurt/Main-Niederrad konnten das Institut/i~r Dokumentationswesen und die Zentralstelle /i~r maschihelle Dokumentation Ende des Jahres t969 ein gemeinsames Institutsgeb~tude beziehen, an dessen Finanzierung die Stiftung Volkswagellwerk mal3geblich beteiligt war. Ein Bibliotheks-, H6rsaal- und Mensagebiude des Max-Planck-Instituts /iir medizinische Forschung in Heidelberg, das auch anderen Heidelberger Max-Planck-Instituten zur Verftigung stehen wird, wurde Mitte des Jahres t970 seiner Bestimmung tibergeben; desgleichen ein Institutsneubau ftir das Max-Planck-Institut fi~r Aeronomie in Lindau/Harz mit BaukosteI1 yon rd. 14 Mio. DM. Im Herbst 1970 konnte der Institutsneubau des Max-Planck-Instituts /i~r molekulare Genetik in Berlin bezogen werden. Das mit eiiiem Baukostenaufwand in H6he yon rd. 45 Mio. DM in G6ttingen-Nikolausberg errichtete In-

Das Bundesministerium ftir Bildung und Wissenschaft stimmte einer Empfehlung des Beratenden Aussehusses far Forschungspolitik zu, nach der von der Max-Planck-Gesellschaft betriebene GroBforsehungsinstitute der Grundlagenforschung v611ig in die Gesellsehaft integriert werden sollen. Im Falle des Instituts /i~r Plasmaphysik GmbH., Garehing bei Mtinchen, bedeutet dies AuflSsung der GmbH und Umwandlung in ein echtes Max-Planck-Institut. Die Finanzierung des Instituts aus 6ffentlichen Mitteln erfolgt ab t970 zu 90% durch den Bund und zu 10% durch das Sitzland, den Freistaat Bayern; dabei bleibt die Beteiligung von EURATOM an der Finanzierung des Instituts erhalten. In der Wissenschaftlichen Leitung des Instituts trat eine Ver/inderung ein. Nach dem Ausscheiden von Professor Dr. RUDOLF WlENECI~E wurden Dr. DIETER PFIRSCtI und Dr. SIEGBERTWITIr in die Wissensehaftliche Leitung berufen; tiber weitere Erg~tnzungen wird derzeit beraten.

stitutszentrum /i~r biophysikalische Chemie (KarlFriedrich-BonhoeJ/er-Institut) - - bisher Max-PlanckInstitute ftir physikaHsche Chemie und Itir Spektroskopie - - wird voraussichtlich ab Frt%hiahr 1971 bezogen werden k6nneii. Die Wisseiischaftliche Leitung des Institutszentrums, der Professor Dr. MANFRED EIGEN, Dr. LEO C. M. DE MAEYER, Dr. MANFRED KAHLWEIT, Professor Dr. HANS STREHLOWund Professor Dr. ALBERTWELLER angeh6reii, wurde durch Berufung der Herren Professor Dr. OTTO DETLEV CREUTZFELDT, Dr. THOMASJOVIN, Professor Dr. HANS KUHN

und Professor Dr. FRITZ-PETER SCHIAFER er-

gXnzt. Die erste Aufbaustufe des mit rd. 5 5 bis 60 Mio. DM veraiischlagten Neubaues eines Biochemischen Zentrums in Martinsried bei Mt~nchen konnte Ende des Jahres 1970 im Rohbau fertiggestellt werden.

N achwuchs-A rbeitsp lgtze In Verbindung mit ihren Ttibinger Instituten errichtete die Max-Planck-Gesellschaft ein Forschungslaboratorium ftir Biologie, Biochemie und molekulare Biologie, das jtingeren hochqualifizierten Wissensehaftlern Gelegenheit bieten soll, ftir befristete Zeit eine eigene selbst~tndige Arbeitsgruppe zu leiten. In einem Ende des Jahres 1969 fertiggestellten Neubau, der den Namen ,,Friedrich-Miescher-Laboratorium'" tr/igt, fanden zun~ichst vier Arbeitsgruppen Aufnahme. Die Vergabe der Nachwuchs-Arbeitspl~itze erfolgte im Wege tier Ausschreibung durch eine wissenschaftliche Kommission. Inzwischen konnten auch am MaxPlanck-Institut /i~r molekulare Genetik in Berlin ArbeitsmSglichkeiten ftir vier Nachwuchsgruppeii geschaffen werden. Diese Stellen wurden ebenfalls in deutschen und ausliiiidischen Fachzeitschriften ausgeschrieben. Am Max-Planck-lnstitut /iSr Verhaltens-

Neuordnung der Wissenscha/tlichen Leitung von Instituten Auch bei einigen anderen Max-Planck-Instituten ist yon einer Erg~tnzung bzw. Neubesetzung der Wissenschaftlichen Leitung zu berichten. Das Max-PlanckInstitut [i~r Chemie (Otto-Hahn-Institut) in Mainz gliedert sich nunmehr in vier selbst~tndige Abteihmgen unter der Leitung yon Professor Dr. CHRISTIAN JUNGE, Professor Dr. HEINRICI-IHINTENBERGER, Professor Dr. HERMANN WAFFLER und Professor Dr. HEINRICH WXNI~E. Das Max-Planck-Institut [i~r Zellbiologie in Wilhelmshaven, dessert Direktor, Professor Dr. JOACHIM HAMMERLING, inzwischen emeritiert wurde, umfal3t nunmehr drei selbst~tndige Abteilungen unter der Leitung yon Professor Dr. PETER W. JUNGBLUT, Professor Dr. HANS-GEoRG SCHWEIGER und Dr. PETER TRAUB. Die von Professor Dr. KARL JULIUS ULLRICH und Professor Dr. REINHARD SCHLOGLgeleiteten Abteilungen am Max-Planck-fnstitut ]iir Biophysik, Frankfurt/ Main, wurden durch eine dritte Abteilung unter der Leitung yon Professor Dr. HERMANN PASSOW erganzt. Die vorhandenen Geb~ude muBten durch umfangreiche Umbauarbeiten den Bedtirfnissen der neuen Direktoren am Institut angepagt werden. Die Leitung des Fritz-Haber-f nstituts der Max-PlanckGesellschctfl in Berlin tibernahm nach der Emeritierung yon Professor Dr. RUDOLF DRILL Professor Dr. HEINZ GERISCIIER. Zur Direktorin des Gmelin-Instituts fi~r anorganische

Chemie und Grenzgebiete in der Max-Planck-Gesellschafl, Frankfurt/Main, wurde Frau Professor Dr. MARGOT BECKE berufen. Professor Dr. HANS-JORGEN ENGELL, bisher Wissenschaftliches Mitglied und Direktor am Max-Planck-

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Max-Planck-Gesellschaft t968--1969

Institut ffir Metallforschung in Stuttgart, wird zu Beginn des Jahres 197t die Leitung des Max-PtanckInstituts/i~r Eisen[orschung ill Dtisseldorf iibemehmen. Die Abteflung Strahlenchemie am Max-Planck-Institut fiir Kohlenlorschung in Mtilheim/Ruhr wird nunmehr von Professor Dr. DIETRICH SCHULTE-FROHLINDE und Professor Dr. OSKARE. POLAXSKYgeleitet; eine weitere Erg~nzung wird diskutiert. In einigen bisher yon nur einem Direktor geleiteten Instituten der Max-Planck-Gesellschaft erfolgte inzwischen eine Umstellung auf kollegiale Leitung. Hier ist das Max-Planck-Institut ]i~rImmunbiologie in Freiburg zu nennen; das Kollegium bilden Professor Dr. HERBERT FISCHER, Professor Dr. OTTO WESTPHALund Professor Dr. OTTO Lf3DERITZ. Eine weitere Erg~inzung ist vorgesehen. Auch das Max-Planck-Institut ]i~r ausldndisches 6Nentliches Recht und V6lkerrecht in Heidelberg wird seit Beginn des Jahres t970 von Professor Dr. HERMANN MOSLER und dem neu berufenen Professor Dr. RUDOLF BERNHARDT gemeinsam geleitet. Eine ~ihnliche Entwicldung ergibt sich ftir das Max-Planck-Institut [i~r Geschichte in G6ttingen. Nach der Emeritierung von Professor Dr. HERMANN HEIMPEL am 30.9. t97t werden Professor Dr. RUDOLF VIERHAUS und der neu berufene Professor Dr. JOSEF FLECKENSTEIN die Leitung des Instituts tibernehmen.

57t

Institut [~r StrSmungs/orschung, G6ttingen, in die Technische Universifiit Clausthal wurde bereits berichter. Das Max-Planck-Institut Jar Silikat]orschung, Wfirzburg, wird Ende t970 nach der Emeritierung des jetzigen Direktors, Professor Dr. ADOLFDIETZEL, aus der Max-Planck-Gesellschaft ansgegliedert; die mehr zur angewandten Forschung tendierenden Arbeitsgebiete der Silikatforschung werden jedoch in einem von der Fraunhofer-Gesellschaft neu gegrtindeten Institut weitergeftihrt. Zusammenarbeit mit Hochschulen Im Berichtszeitraum konnte die Zusammenarbeit zwischen Max-Planck-Instituten und den wissenschaftlichen Einrichtungen der Hochschulen wesentlich intensiviert werden, f3berlegungen zur Bildung yon Forschungsschwerpunkten an den Hochschulen ftihrten aufgrund einer Empfehlung des Wissenschaftsrates zur Einrichtung der sogenannten ,,Sonderforschungsbereiche", an denen zahlreiche auf naturwissenschaftlichem und medizinischem Gebiet t~ttige Max-PlanckInstitute beteiligt sind. Auf diese Weise wird die Forschungskapazifiit der wissenschaftlichen Einrichtungen der Bundesrepublik im Sinne einer Schwerpunktforschung konzentriert.

A usgliederung yon Instituten und A bteilungen Die nach eingehenden Beratungen in den Gremien der Max-Planck-Gesellschaft beschlossene Ausgliederung einiger Institute wurde bereits im T~itigkeitsbericht ftir 1966/67 erw~ihnt. Mit Ablauf des Jahres 1969 wurde die A erodynamische Versuchsanstalt GSttingen e.V. in der Max-Planck-Geseltscha/t von der Deutschen Forschungs- und Versuchsanstalt ftir Luft- und Raumfahrt e.V. iibernommen. Etwa zum gleichen Zeitpunkt wurde die Limnologi-

sche Station Niederrhein in der Max-Planck-Gesellscha/t, Krefeld, aufgelSst; dabei tibernahm die neu gegrtindete Landesanstalt ftir Gew~sserkunde und Gew~isserschutz des Landes Nordrhein-Westfalen eine Arbeitsgruppe der Station. Eine weitere Arbeitsgruppe wurde organisatorisch dem Max-Planck-Institut ftir Ziichtungsforschung (Erwin-Baur-Institut) in K61n angegliedert. Mit Wirksamwerden des Bundeshaushalts t970 wurde auch das Max-Planck-Institut ]~r Kulturfl]lanzenz~chtung in Hamburg aufgelSst und in seinen wesentlichen Teflen in eine Bundesforschungsanstalt tiberftihrt. In K61n muBte 1969 die Abteilung ftir Tumorforschung und experimentelle Pathologie des Max-Planck-Instituts [i~r Hirn/orschung nach der Emeritierung ihres Direktors geschlossen werden; die Physiologische Abteilung des Instituts in G6ttingen wurde nach dem Tode ihres Direktors ebenfalls aufgel6st. Von der 197t beginnenden stufenweisen 13berfiihrung der Abteflung Reibungsforschung am Max-Planck-

40 Naturwissenschaften1970

Struktur]ragen Mitte des Jahres t968 wurde vom Pr~tsidenten der Max-Planck-Gesellschaft eine Kommission ftir Strukturfragen berufen, die inzwischen umgestaltet und erg~inzt wurde und der neben den Vorsitzenden der drei Sektionen des Wissenschaftlichen Rates der Gesellschaft Wissenschaftliche Mitglieder und wissenschaftliche Mitarbeiter der Institute sowie Senatoren der Gesellschaft angehSren. Die Kommission hat u.a. die Aufgabe, die Grundztige der Personalstruktur, der Institutsstruktur und der Organstruktur der MaxPlanck-Gesellschaft neu zu fiberdenken und Vorschl~tge fiir eine Anpassung an die allgemein erkennbaren StrukturverSmderungen zu erarbeiten. Sie hat als erste Ergebnisse zu Beginn des Jahres t970 Emp..fehlungen zur Institutsstruktur und Vorschl~tge zur Anderung des Besoldungstarifs fiir Wissenschaftler vorgelegt. Durch Schaffung des sogenannten ,,Mittelbaues" und durch die MSglichkeit der Gew~thrung yon Leistungszulagen ftir groBforschungs~thnliche Institute konnte in den vergangenen Jahren bereits ein erster Schritt in Richtung einer st~irker leistungsorientierten Besoldung getan werden; die Strukturkommission legte weitergehende Vorschl~ge zu einer Verbesserung des Besoldungsgefiiges vor. f3ber die wissenschaftliche T~tigkeit der Institute und Forschungsstellen der Max-Planck-Gesellschaft wird im nachfolgenden Teil eingehend berichtet.

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Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

Geisteswissenscha/ttiche Sektion B i b l i o t h e e a H e r t z i a n a (MPI), R o m . . . . . . . . . . M P I f a r Geschichte, G 6 t t i n g e n . . . . . . . . . . . . M P I f a r ausl~.ndisches u n d i n t e r n a t i o n a l e s P a t e n t - , U r heber- und Wettbewerbsrecht, Mfinchen . . . . . . . M P I f a r auslAndisches u n d i n t e r n a t i o n a l e s P r i v a t r e c h t , Hamburg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M P I f a r a u s l ~ n d i s c h e s 6ffentiiches R e c h t u n d V61kerrecht, Heidelberg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MPI far europiiische Rechtsgeschichte, Franldurt/M... M P I f a r ausliindisches u n d i n t e r n a t i o n a l e s S t r a f r e c h t , Freiburg/Br . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Biologisch-Medizinis~he Sektion und Chemisch- Ph ysikalisch- Technische Sektion A e r o d y n a m i s c h e V e r s u c h s a n s t a l t G 6 t t i n g e n in d e r M P G , GSttingen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MPI far Aeronomie, Lindau/Harz . . . . . . . . . . M P I f a r Arbeitsphysiologie, D o r t m u n d . . . . . . . . MPI far Astrouomie, Heidelberg-K6nigstuhl . . . . . . F o r s c h u n g s s t e l l e f a r B i o a k u s t i k in d e r M P G , T i i b i n g e n . M P I iiir Biochemie, M i i n c h e n . . . . . . . . . . . . M P I f a r Biologie, T a b i n g e n . . . . . . . . . . . . . MPI far Biophysik, Frankfurt/M . . . . . . . . . . . MPI far Chemie (Otto-Hahn-Institut), Mainz ..... M P I f a r p h y s i k a l i s c h e Chemie, G 6 t t i n g e n . . . . . . . M P I f a r E i s e n f o r s c h u n g , Dfisseldorf . . . . . . . . . M P I f a r Eiweil3- u n d L e d e r f o r s c h u n g , M f i n c h e n . . . . MPI far ErnAhrungsphysiologie, Dortmund . . . . . . M P I f a r m o l e k u l a r e Geuetik, B e r l i n - D a h l e m . . . . . . G m e l i n - i n s t i t u t f a r a n o r g a n i s c h e C h e m i e u n d Grenzgebiete in der M P G , F r a n k f u r t / M . . . . . . . . . . . F r i t z - H a b e r - I n s t i t u t d e r M P G , B e r l i n - D a h l e m ..... MPI far Hirnforschung, Frankiurt/M . . . . . . . . . MPI far Immunbiologie, Freiburg-Zw ..... W i l l i a m G. K e r c k h o f f - H e r z f o r s c h u n g s i n s t i t u % der M P G , Bad Nauheim . . . . . . . . . . . . . . . . . . MPI far Kernphysik, Heidelberg . . . . . . . . . . . MPI far Kohlenforschung, Mfilheim/Ruhr . . . . . . .

574 576 579 58t 582 582 584 586 588 590 592 592 596 598 599 600 605 610 612 615 616

Naturwissenscha/ten

MPI far Kulturpflanzenzachtung, Hamburg-Volksdorf . M P I f a r biologische K y b e r n e t i k , T a b i n g e n . . . . . . MPI far Landarbeit und Landtechnik, Bad Kreuznach . M P I f a r Limnologie, P16n/Holstein . . . . . . . . . . L i m n o l o g i s c h e S t a t i o n N i e d e r r h e i n in der M P G , KrefeldHfilserberg 9 9 . . . . . . . . . . . . . . . . . M P I f a r e x p e r i m e n t e l l e Medizin, G 6 t t i n g e n . . . . . . MPI far medizinische Forschung, Heidelberg . . . . . . M P I fur Metallforschung, S t u t t g a r t ......... M P I far Pflanzengenefik, Ladenburg bet Heidelberg, Rosenhof . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M P I far Physik und Astrophysik, M a n c h e n . . . . . . Institut far Plasmaphysik G m b H , Manchen-Garching.. MPI far Psychiatrie (Deutsche Forschungsanstalt far Psychiatrie), Mfinchen . . . . . . . . . . . . . . Forschungstelle air Psyehopathologie und Psychotherapie in der M P G , M a n c h e n . . . . . . . . . . . . . . MPI far Radioastronomie, Bonn . . . . . . . . . . . M P I f a r Silikatforschung, W a r z b u r g . . . . . . . . . M P I f a r Spektroskopie, G 6 t t i n g e n . . . . . . . . . . MPI far Str6mungsforschung, G6ttingen . . . . . . . MPI far Tierzucht und Tierern~hrung, Mariensee/Trenthorst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . M P I f a r V e r h a / t e n s p h y s i o l o g i e , Seewiesen a b e t S t a r n berg/Obb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . MPI far Virusforschung, Tabingen . . . . . . . . . . M P I f a r Zellbiologie, W i l h e l m s h a v e n . . . . . . . . . M P I fiir Zellchemie, M a n c h e n . . . . . . . . . . . . M P I f a r Zellphysiologie, B e r I i n - D a h l e m . . . . . . . . MPI far Z f i c h t u n g s f o r s c h u n g ( E r w i n - B a u r - I n s t i t u t ) , K61n-Vogelsang . . . . . . . . . . . . . . . . .

618 620 622 623 625 626 631 633 636 638 642 643 647 648 649 650 651 654 656 659 661 663 654 665

Von der MPG betreute wissenscha/tl@he Einrichtungen I n s t i t u t f a r B i l d u n g s f o r s c h u n g in der M P G , Berlin-Wilmersdorf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Institut far Dokumentationswesen, Frankfurt/M . . . . Zentralstelle f a r m a s c h i n e l l e D o k u m e n t a t i o n , F r a n k furt/M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A b t e i l u n g Urologie d e r M i n e r v a Gesellschaft f a r die Forschung mbH, Gro~hansdorf/Holstein . . . . . . . .

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I. Geisteswissenschaftliche Sektion Bibliotheca Hertziana (Max-Planck-Institut), Rom D i r e k t o r : Prof. Dr. WOLFG~.NG LOTZ. - - D i r e k t o r a m Institut: Prof. Dr. OTTO LEHMANN-BROCKHAUS. - - W e i t e r e s W i s s e n schaftliches Mitglied: Prof. Dr. FRANZ GRAF WOLFF METTERNICH. - - A u s w ~ r f i g e W i s s e n s c h a f t i i c h e Mitglieder: Prof. Dr. RICHARD KRAUTHEIMER, N e w York; Prof. Dr. R U D O L F WITTKOWER, N e w York. - - Wissenschaftlich Arbeitende: stEndig 16, nichtsf~ndig 6. -- Verbffentlichungen s. Jahrbuch M P G 1968, 173; 1969, 213. Die B i b l i o t h e k u m f a B t e t969 ( J a h r e s e n d e ) 79195 B~nde, die P h o t o t h e k 1 6 2 2 3 9 P h o i o g r a p h i e n . Die U m s i g n i e r u n g der B i b l i o t h e k s c h r e i t e t f o r t ; e t w a 28313 B a c h e r des B e s t a n d e s s i n d n u n n e u s i g n i e r t u n d katalogisiert. (TAgliche B i b l i o t h e k s b e n u t z e r 1968: 50; 1969: 47. B e n u t z e r k a r t e n t 9 6 8 : 648; t 9 6 9 : 6 8 t ; d a v o n I t a l i e u e r 280 bzw. 304, D e u t s c h e t 6 8 bzw. t t 5 , A m e r i l ~ n e r 67 bzw. 110 sowie A n g e h S r l g e t 9 a n d e r e r N a t i o n e n . ) Saditalienrelerat: Fort/fihrung und Erg~nzung der Bestandsa u f n a h m e n u n d L i t e r a t u r a b e r s i c h t e n der r o m a n i s c h e n B a u t e n in C a m p a n i e n . G e g e n s t a n d der w i s s e n s c h a f t l i c h e n B e s i c h t i g u n g e n des I n s t i r u t s w a r e n 1968 die r 6 m l s c h e n W e r k e des P i e t r o d a Cortona, t 9 6 9 r 6 m i s c h e Barockalt~re. Die E r g e b n i s s e w u r d e n bet F e r i e n k u r s e n d i s k u t i e r t A n d e n K u r s e n n a h m e n bereits ira B e r u f t~tige K u n s t h i s t o r i k e r sowie f o r t g e s c h r i t t e n e S t u d i e r e n d e der K u n s t g e s c h i c h t e teil, die y o n d e n d e u t s c h e n H o c h s c h u l e n nominier% w u r d e n . W e i t e r e 6ffentliche V o r t r ~ g e u n d w i s s e n s c h a f t l i c h e S i t z u n g e n : Z u r b i l d h a u e r i s c h e n A u s s t a t t u n g v o n St. A g n e s e (R. PREIMESBERaER). - - O b s e r v a t i o n s o n S. M a r i a in Aracoeli (R. NL~LMS T R O M ) . - V e n e z i a n i s c h e Villen z w i s c h e n t490 u n d t 5 4 0 (W. WOLTERS). - - C r o n a c a als Z e i c h n e r (T. BUDDENSIEG). - D e r ~ r i e d e r a u f b a u der M a n c h n e r R e s i d e n z (O. MEITINGER).-B e m e r k u n g e n z u r B e f e s t i g u n g s a r c h i f e k t u r des t6. J a h r h u n d e r t s : d a s K a s t e l l y o n L ' A q u i l a u n d die I d e e des z e n t r a l e n

G r u n d r i s s e s (J. EBERHARDT). - - E r i n n e r u n g e n a n E r w i n P a n o f s k y (H. KAUFFMANN). - - E r w i n P a n o f s k y et s o n r a y o n n e m e n t (L. GRODECKI). - - Die G e m m a A u g u s t e a in d e r D e u t u n g des S o h n e s y o n R u b e n s (H. K.~HLER). - - C o l u m n a R o s t r a t a C. Duilii - - ~ b e r l i e i e r u n g u n d B e d e u t u n g s w a n d e l einer a n t i k e n E h r e n s ~ u l e (M. F. FISCHER). - - F r a h e D a r s t e l l u n g e n y o n K i r c h e n g e b ~ u d e n u n d ihr V e r h g l t n i s z u r Wir]dichkeit (H. THiIMMLXR). - - B e m e r k u n g e n z u r religi6sen Malerei in der z w e i t e n H g l f t e des t9. J a h r h u n d e r t s (S. WAETZOLDT). - L a storia della s t o r i a d e l l ' a r t e (G. C. AEGAN). - - E i n Modell des T e m p i e t t o y o n S. P i e t r o in Montorio (R. WITTI~OWER). - Zwei P r o j e k t e A n t o n i o s d a Sangallo d . J . (V. HOFF~Am~). - T i z i a n u n d der H o t y o n F e r r a r a (H. SIEBENHt3NER). - K a n d i n s k y e l'origine della p i t t u r a a s f r a t t a (W. HAFTMANN). - T h e e a r l y C h u r c h e s of C o n s t a n t i n o p l e - - A r c h i t e c t u r e a n d L i t u r g y (T. F. MATHEWS). A b g e s c h l o s s e n e A r b e i f e n : R e g e s t e n z u r Villa di P a p a Giulio (FALI~). - - Die B a u g e s c h i c h t e des P a l a z z o B r a s c h i in R o m . D a s ,,Nactfleben" der a n t i k e n C o l u m n a R o s t r a t a . D e r W i e d e r a u f b a u y o n S. Paolo fuori le M u r a i m 19. J a h r h u n d e r t (FISCHER). - - U n t e r s u c h u n g e n zu d e n Orti F a r n e s i a n i a u f d e m P a l a t i n (GIESS). - - I t a l i e n i s c h e B a u k u n s t des 16. J a h r h u n d e r t s (LoTz). - - S t u d i e n z u m V e r h g l t n i s y o n L i t u r g i e u n d Archit e k t u r in d e r b y z a n t i n i s c h e n B a u k u n s t (MATHEWS). - - Die B a u g e s c h i c h t e der K a t h e d r a l e y o n Montefiascone. P i e t r o d a C o r t o n a s U m b a u y o n S. M a r i a della P a c e in R o m (OsT). - S t u d i e n z u m W e r k e der B f l d h a u e r F. Parodis, P. P u g e t s u n d M. Cafas (PREIMESBERGER). - - Die K i r c h b a u t e n M a r t i n o L o n g h i s d. J. (VARRIANO).

Max-Planck-Institut fiir Geschichte, GSttingen D i r e k t o r : Prof. Dr. HERMANN HEIMPEL. - - W e i t e r e s W i s s e n s c h a f t l i c h e s Mitglied: Prof. Dr. RUDOLF VIERHAUS. - - Ausw~h't i g e W i s s e n s c h a f t l i c h e M i t g l i e d e r : Prof. Dr. DIETRICH GERHARD,

67. Jg., He/t 12, 1 9 7 0

Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

St. Louis (USA) ; Prof. Dr. RICHARDNOENBERGER, G6ttingen.-Wissenschaftlich Arbeitende: stgndig 14. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbueh MPG 1968, 174; 1969, 2t5. Die vom Institut angeregte und im I n s t i t u t f fir Landeskunde in Bad Godesberg (Prof. E. MEYNEN) YOn FABER, HARTLING und KOSSACK redigierte Bibliographie historischer Kirchenkarteu ist im Rahmen einer Ver6ffentlichung des Comit4 intsrnational des sciences historiques erschienen (1968). Die Zusammenarbeit mit der Deutschen Akademie der Wissenschaften in Berlin an den Jahresb~.nden tier Internationalen Bibliographie der Geschichtswissenschaft (Bearbeiterin far das Instit u t : Frau Dr. A. OERTEL, Bad Godesberg) dauert an. Der Jahresband 1965 ist 1968 erschienen. Von der Quellenkunde der Deutschen Geschichte (DAHLMANN-WAITZ) wurde unter Leitung yon H. Gauss in den Berichtsjahren Band t abgeschlossen und sind die Lieferungen t 2 - - 1 6 erschienen. In der Neuen Folge der Germania Sacra (Abteflungsleiter: Prof. Dr. J. PRINZ) sind erschienen: der erste Band zum Bistum Mfinster: Die Schwesternh~user nach der Augustinerregel; bearbeitet yon W. KOHL, sowie der zweite, yon A. WENDEHORST bearbeitete Band Bistum Wfirzburg. Das auf Voraxbeiten yon G. WENTZ beruhende Manuskript fiber das Dorastilt Magdeburg und die Stadtmagdeburgischen Stifle yon B. SCHWINEKOPERist im Druck. Von den im letzten Bericht genannten Arbeifen zur Geschichte der deutschen K6nigspfalzen steht die Arbeit yon Frau M. SCHALLES-FISCHER i~ber Pfalz und l~iskus Frankfurt a. M. vor der Ausgabe. Eine von A. GAUERT durchgeffihrte Grabung unter der Petri-Kirche in G6ttingen-Grone erwies diese Kirche als K6nigskirche und verfolgte die Bauschichten bis ins 8. Jahrhundert; die Umgebung der Kirche erwies sich als der zur Pfalz Grone geh6rige k6nigliche Wirtschaffshof. Die Arbeit yon Frau U. SCHWARZKOPFfiber ,,Die Rechnungsermittlung des H u m b e r t de Plaine fiber die Jahre 1448~1452" steht unmittelbar vor der Ausgabe. N i t einer kommentierten Ausgabe bisher unbekannter Inquisitionsakten, erschienen in den Ver6ffentlichungen des Instituts, lieferte H. HEIMPEL einen Beitrag zur Geschichte des deutschen Hussitentums.

Neuere Geschichte In der Abteilung fiir neuere Geschichte (Leitung Prof. Dr. R. VIERHAUS) konnte der yon D. GERHARD vorbereitete Sammelband fiber st~ndische Vertretungen in Europa im 17. und 18. Jahrhundert erscheinen. D. GERHARD und G. BIRTSCH haben dazu methodische Arbeiten, R. VIERHAUSund R. v. OER Ergebnisse aus ihren Forschungen fiber nordwestdeutsche und geistliche Territorien vorgelegt. - - S~mtliche Mitaxbeiter der Abteilung (v. OER, BACKHAUS,BIRTSCH, HINRICHS, SCHE6DER, VIERHAUS) haben neben der Fortffihrung ihrer besonderen sozial- und verfassungsgeschichtlichen Untersuchungen als gemeinsames Forschungsprojekt Studien zum Problemkreis Eigentum und Verfassung im Zeichen yon Aufld~rung und Franz6sischer Revolution in Angriff genommen. Ein Sammelband zu diesem Thema ist in Vorbereitung. In den VerSffentliehungen des Instituts erschienen als selbst~ndige Abhandlungen von Mitarbeitern: E. HINRICH, Ffirstenlehre und politisches Handeln im Frankreich Heinrichs IV. (1969), und H. BACKHAUS,Reichsterritorium und schwedischeProvinz ( t 969). Der Direktor war auch weiter mit Arbeiten innerhalb anderer K6rperschaften beschMtigt, bei welchen das Institut Hilfe leisten konnte. Von den deutschen Reichstagsakten ist Band t9,1 (mit den der Eroberung Konstantinopels 1453 folgenden Akten, bearbeitet yon H. WEIGEL und Frau H. GRONEISEN) erschienen, der yon Frau J. M o s t beaxbeitete Band 21,t (1469--1470) liegt beim Verlag. Ebenfatls beim Verlag liegt der yon der Referentin des Instituts, Frau S. KROGEE, edierte erste Teil yon Konrad yon Megenbergs 0konomik ffir die Monumenta Germaniae Historica.

Max-Planck-Insfitut fiir ausEindisches und internationales Patent-, U r h e b e r - u n d Wettbewerbsrecht, M f i n c h e n Direktor: Prof. Dr. EUGEN ULMER. - - Weiteres Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. FRIEDRICH-KARL BEIER. - - W i s s e n schaftlich Arbeitende: stgndig 9, nichtstgndig 14. Auslgndische G~ste 7. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 175; 1969, 2t6. Die im Auftrag der Kommission der EuropAischen Gemeinschaften erstellte rechtsvergleichende Untersuehung fiber das 40*

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Recht des ulflauteren Wettbewerbs in den Mitgliedstaaten der Gemeinschaft ist in der deutschen Ausgabe erschienen. Band I liegt ferner in franz6sischer, italienischer und niederl~ndischer Spraehe, Band V in italienischer Sprache vor. An der franz6sischen 1Dbersetzung weiterer B~nde wird gearbeitet. - - Die Vorbereitungen zur Herausgabe einer englisch-sprachigen Institutszeitschrift ,,International Review of Industrial Prop e r r y and Copyright Law" (IIC) konnten abgeschlossen werden; die Zeitschrift wird ab Frfihjahr t970 erscheinen. - An einer Arbeitstagung des Instituts fiber aktuelle Entwieklungen im Patent- und Urheberrecht im September t969 nahmen zahlreiche in- und auslgndische G~ste tell. - - Wichtige Forschungsarbeiten des Instituts dienten der Vorbereitung des Abschlusses oder der Revision yon multilateralen VertrAgen auf dem Gebiete des gewerblichen Rechtsschutzes und Urheberrechts. I m Patentrecht handelt es sich dabei um die Bestrebungen zur internationalen Zusammenarbeit sowohl auf weltweiter Basis (Entwurf eines P a t e n t Cooperation Treaty) wie auf europgischer Ebene (Abkommen iiber ein europgisches Patentrecht). I m internationalen Urheberrecht geht es um die l~berwindung der Krise, die durch das Stockholmer Protokoll ausgel6st wurde. Vorarbeit Ieistet dabei das I n s t i t u t sowohl ffir die Revision des Welturheberrechtsabkommens wie der Berner ?2bereinkunft. Es wurden u.a. folgende Untersuchungen abgeschlossen: die kartellrechtliche Beurteilung von Patentlizenzvertr~gen im amerikanischen Recht; Patent- und Lizenzfragen in Forschungs- und Entwicklungsvertr~gen der amerikanischen Regierung; Urheberrechtsfragen in den Beziehungen zwischen Osten und Westen; das Folgerecht im nationalen und internationMen Urheberrecht; der Bfihnenvertriebsvertrag; Benutzungszwang im Warenzeichenrecht; die wettbewerbsrechtliche Haftung bei Verletzung aul3erwettbewerbsrechtiicher Normen; der Schutz vertraglicher Rechte gegen Eingriffe Dritter, insbesondere gegen Eingriffe von Au~enseitern in Preis- und Vertriebsbindungen; das Wettbewerbsrecht Jugoslawiens; das Recht der Weinbezeichnungen in den USA.

Max-Planck-Institut fiir ausl~indisches und internationales Privatrecht, Hamburg Direktor: Prof. Dr. KONRAD ZWEIGERT. - - Weitere Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. HANSD~LLE, Dr. ULRICHDROBNIG, Prof. Dr. FRIEDRICH KORKISCH,Prof. Dr. h. c. ALEXANDER MAKAROV, Prof. Dr. Dr. P A U L HEINRICH N E U H A U S , Prof. Dr. H A N S RUPP. -- Ausw~irtige Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. E R N S T V. C A E M M E R E R , Freiburg i.Br.; Prof. Dr. G E R H A E D KEGEL, KOln. -- Wissenschaftlich Arbeitende: st~indig 25, nichtst~ndig 1 I. Ausl~ndische G~ste 5. --VerSffentlichungen s. Jahrbuch M P G 1968, 177; 1969, 219. Die Vorarbeiten an d e m v o m Institut zentral geleiteten internationalen Gemeinschaftswerk der,,International Encyclopedia of Comparative Law" wurden so weft gef6rdert, dab die ersten Manuskripte zum Druck gehen konnten. Von 1970 an werden einzelne Kapitel erscheinen. Zwei Kolloquien behandelten Rechtsprobleme der Entwicklungslgnder. Das Institut m6chte prfifen, wie Deutsche ,,juristische Entwicklungshilfe" leisten k6nnen. Durch einen Igngeren Afrika-Aufenthalt eines Mitarbeiters und dutch Einladungen an afrikanische Juristen konnten zahlreiche Kontakte hergestellt werden. Die internationalen Beratungen zu dem ,,Einheitlichen Gesetz fiber die Gfiltigkeit internationater Kaufvertrgge", denen ein Vorentwurf des Instituts zugrunde liegt, konnten unter Beteiligung des Institutsdirektors und eines Mitaxbeiters welter gef6rdert werden. Ffir die EWG-Biommission hat das Institut im Rahmen eines gr6Beren Auftrags eine vergleichende Untersuchung fiber Bfirgschaft und Garantie in den Mitgliedstaaten sowie formulierte VorschlAge ffir eine Harmonisierung der rechtlichen Divergenzen vorgelegt. Es wurden etwa 400 Gutachten fiber Internationales Privatrecht und ausl~indisches Recht erstattet, vorwiegend an Gerichte.

M a x - P l a n c k - I n s t i t u t ffir ausl~indisches 6ffentliches Recht und VSlkerrecht, Heidelberg Direktor: Prof. Dr. H E R M A N N MOSLER. - - W e i t e r e Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. KARL DOEHEING, Prof. Dr. GONTHER JAENICKE, Prof. Dr. FEITZ MONCH, Dr. HELMUT STXEBEL. - AuswArtiges Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. RUDOLF

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Max-Planck- Gesellschaft 1968--t969

BERNHARDT, Frankfurt a. M. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 25 (davon 6 teilweise). Ausl~ndische G~ste t968, 9; 1969, 1 t. - - VerTffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 181; 1969, 223. I m Juli t968 land eine internatiollale Tagung tiber den gerichtlichen Schutz gegenfiber der Exekutive in den staatlichen Rechtsordnungen der Welt und in den internationalen Organisationen start. Es war das 4. Projekt im Rahmen des langfristigen Institutsprogramms zur Weiterentwicldung der rechtsvergleichenden Methode im 6ffentlichen Recht. Erstmalig wurde versucht, die Ergebnisse ffir das VSlkerrecht nutzbar zu machen. Die Arbeiten werden in 3 B~nden ver6ffentlicht, yon denen 2 erschienen sind. Das Institut begleitete die Wiener Kodifikationskonferenzen yon 1968 und t969 tiber das Recht der zwischenstaatlichen VertrAge mit kritischen Beitr~gen (Sonderhefte der Zeitschrift ftir ausliindisches 6ffentliches Recht und VSlkerrecht). I m Zusammenhang mit der Vorbereitung yon Gesetzentwfirfen (einschlieBlich Verfassungstinderungen) wurden Fragen des ausl~ndisehen Rechts und rechtsvergleichende Obersichten bearbeitet. Sie betrafen u.a. : das Notstandsrecht, das Verh~ltnis yon Demonstration und StraBenverkehr, die parlamentarischen Staatssekret~re, Volksbegehren, Volksentscheid und andere plebiszit~re Elemente des Verfassungsrechts. Schwerpunkte im v61kerrechtlichen Bereich waren u.a. die Menschenrechte in den europ~ischen und weltweiten Konventionen, die Kodifikation des VSlkerrechts durch die Organe der Vereinten Nationen ulld die deutsche regierungsamtliche und gerichtliehe PraMs. Mit einem Zugang yon ca. 11 500 B~nden erreichte die Bibliothek einen Bestand yon ca. 159 500 B~nden. Die Gesamtzahl der periodischen Publikationen betri~gt 1647 (davon 1137 Zeitschriften).

Max-Planck-Institut ffir europ~iische Rechtsgeschichte, Frankfurt a. M . Direktor: Prof. Dr. HXL~UT COING. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig t3, nichtstAndig t t. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch 2r 1968, t84; 1909, 226. Die Arbeit am Handbuch der vergleichenden europ~ischen Privatrechtsgeschichte Jst fortgeftihrt worden. Einige Abschnitte sind inzwischen fertiggestellt, insbes, die Abschnitte Kanonistik, Kommentatorenzeit und Rugland. Die Bearbeitung nahezu aller tibrigen Abschnitte n~ihert sich dem Abschlul3. Gleichzeitig wurde mit der Planung eines zweiten Bandes dieses Handbuches begonnen, der das 19. und 20. J a h r h u n d e r t umfassen soil In den laufenden Mitarbeiter-Kolloquien des Instituts, die zugleich der Vorbereitung des Handbuchs dienen, wurden behandelf: rechfswissenschaftliche Literatur der Glossatoren, der Kommentatoren, der Kanonistik, der humanistischen Rechtswissenschaft, des Usus modernus; weltliche Gesetzgebung, gelehrte Gerichtsbarkeit und Quellen des Handelsrechts im Mittelalter, Moraltheologie und Naturrechtslehre in Spanien, Wissenschaft des positiven Rech%s im t8. Jahrhundert sowie die Schule des Vernunftrechfs. I m Herbst t968 ist der zweite Band yon ,,Ius Commune, Ver6ffentlichungen des Max-Planck-Instituts ffir europ~ische Rechtsgeschichte" erschienen, der Abhandlungen der Mitarbeiter sowie Berichte und Mitteilungen fiber das Institut enthiilt. In der im Namen des Instituts herausgegebenen Reihe ,,Forschungen zur neueren Privatrechtsgeschichte" erschienen die B~nde 12 und 13. I n einer neu gegrfindeten Ver6ffentlichungsreihe, ,,Mittelalterliche Gesetzbficher europ~ischer

Naturwissenscha/ten

Lgnder in Faksimiledrucken", die im Auftrag des Instituts der Mitarbeiter Dr. WOLF herausgibt, ist als erster Band die ,,Goldene Bulle" Earls IV. erschienen; drei weitere Ausgaben wurden vorbereitet. Ffir die Bibliothek wurden im Berichtszeitraum fund 8950 B~nde angesehafft. Damit ist der Gesamtbestand auf nahezu 32000 B~nde gestiegen. Unter den Neuanschaffungen befinden sich vor allem alte Entscheidungssammlungen aus den Niederlanden und Deutschland. Die Abteilungen Kanonistik und RuBland wurden erheblich erweitert. Ferner wurden Zeitschriften aus dem In- und Ausland erworben. Der Aufbau einer Mikrofilm-Abteflung, die bis jetzt im wesentlichen handschriftlieh tiberlieferte Rechtsliteratur der Glossatorenzeit umfaBt, wurde begonnen. Max-Planck-Institut

ffir a u s l ~ n d i s c h e s u n d

internationales Strafrecht, Freiburg i. Br. Direktor: Prof. Dr. HANS-HEINRICtI JESCHECK. - - W i s s e n schaftlich Arbeitende: st~ndig t 2, nichtstiindig 9. Ausl~ndische Ggste 9. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 185; 1969, 228. I m April 1968 fand im Ins%itut ein vorbereitendes Kolloquium zum Thema IV (Aktuelle Probleme der Auslieferung) des X. Internationalen Strafrech%skongresses start. Die Materialien zum Thema IV erschienen in einem yore Institut herausgegebenen Heft der ,,Revue Interna%ionale de Droit p4nal". Ein Mitarbeiter nahm als Landesberichterstatter zu dem genannten Thema an dem KongreB im Herbst 1969 in Rom tell. I m Mitrz 1968 fand ein Kolloquium ,,Zur Frage ether Umwandlung der deutschen Hauptverhandlung nach dem Vorbild des anglo-amerikanischen Strafrechts" und im Februar t 969 ein Kolloquinm fiber ,,Die Problematik der Umwandlung yon Verkehrstibertretungen in Ordnungswidrigkeiten" start. Am 1. Oktober t968 ist die Gesamtschriftleitung der ,,Zeitschrift ftir die gesamte Strafrechtswissenschaft" auf den Institutsdirektor fibergegangen. Seither geh6rt auch die Gestaltung des Inlandsteils der Zeitschrift zum Aufgabenbereich des Instituts. In Heft 1, 1969 sind die deutschen Beitr~ge zum X. Intenlationalen StrafrechtskgngreB in Rom zusammengestellt, Heft 3 ist dem Ged~chtnis Franz yon Liszts gewidmet. Der vom I n s t i t u t herausgegebene Auslandsteil der Zeitschrift ffir die gesamte Strafrechtswissenschaft (t968, Heft I - - I V ; t969, Heft I - - I I I . Sammlung augerdeutscher Strafgesetzbticher in deutscher Obersetzung: ,,Das italienische Strafgesetzbuch", zweisprachige Ausgabe) wurde yon Dr. R. RIz fibersetzt und mit einer •inftihrung, mit Anmerkungen und einem Register versehen. Rechtsvergleichende Untersuchungen zur gesamten Strafrechtswissenschaft: ,,Die strafrechtlichen Staatssehutzbestimmungen des Auslands", 2., v611ig neu bearbeitete und el-weiterte Auflage; KNITTEL ,,Das englische Schwurgericht"; Moos ,,Der Verbrechensbegriff in 0sterreich im 18. und t9. Jahrhundert, Sinn- und Strukturwandel"; DENZ ,,Zuli~ssigkeit und Umfang des Strafverfahrens gegen Abwesende. Dargestellt ffir das franz6sische, italienische, 6sterreichische und schweizerische Recht". I~RDMANN ,,Die Ausdehnung der strafprozessualen Garantie der US-Bundesverfassung auf den Strafprozeg der Einzelstaaten. Ein Beitrag zu den Beweisverboten irn amerikanischen Recht". - - Das Institut ersfattete zahlreiche Gutaehten. Die Institutsbibliothek h a t t e einen Zugang yon fund t l 500 B~nden zu verzeichnen. Die Zahl der im Institut gehaltenen Periodica stieg yon 500 auf rund 580 Titel.

II. Biologisch-Medizinische Sektion und Chemisch-Physikalisch-Technische Sektion Aerodynamische Versuchsanstalt G6ttingen in der Max-Planck-Gesellschaft z. F. d. W., G6ttingen (bis 3 t . t 2 . 1 9 6 9 )

e.V.

Dire]door: Prof. Dr. HERMANN SCHLICHTING.- Weitere Wissenschaf%liche Mitglieder : Prof. Dr. HUBERT LUDWlEG, Dr. FRIEDRIcH-WILHELM R I E G E L S . - Wissenschaftlich A_rbeitende: stUndig 55, nichtstAndig 3. - - VerSffentlichuugen s. Jahrbuch MPG 1908, 188; 1969, 232.

Aerodynamik (Dr. I~RIEDRICH-WILHELYI RIEGELS) I m 3 m-Windkanal wurde das Slr6mungs/eld au/der Saugseite eines langen, angestellten Rotationsk6rpers mit und ohne Tragfltlgel mit Hilfe einer Richtungssonde untersucht. Bekanntlieh bildet sich auf der Saugseite eines schlanken Rotationsk6rpers aueh bei Meinen Anstellwinkein ein symmetrisch angeordnetes, entgegengesetzt drehendes Wirbelpaar aus, das den nicht linearen Anteil des Auftriebs verursacht und einen erheblichen EinfluO auf die Wirksamkeit yon Steuerfl~ichen

g7. Jg., Heft 12, 1 9 7 0

Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

h a b e n kaiiil. Hauptziel der Messungen war die ]3estimmung yon Lage u n d St~rke dieser Wirbel bet eiiler m6glichst grol~en Reynoldszahl und des Eiilflusses eines Tragflfigels atif das Wirbelsystem. Die MessungeI1 m i t Flfigel zeigteil eine starke Verringerung der Quergeschwindigkeiteil u n d eine Verschiebung der Wirbelzentren d u t c h dell Fli~gelabwind und das Flfigeltotwasser. Die Messuilgeil erfolgten m i t einem elektronisch gesteuerten, automatisch ill Loehkarten stailzenden Soildeilversehiebeger~t, wobei eiile Richtungssonde imit 9 Bohruilgen ztir Messuilg yon Gesamtdruck, statischem Druck, Seitenwind- uild Abwindwinkel verwendet wurde. I n diesem W i n d k a n a l wurde ferner ffir den europ~ischen Airbus der Einflu~ des Triebwerksstrahls auf die Stabilitiit des Flugzeugs ermittelt. Dabei siild priilzipielle Uiltersuchuilgen fiber den Abwind hinter eiilem I~echteckflfigel m i t und ohne Triebwerksstrahl durchge~fihrt worden. Wetter wurdeil umfangreiche Drei- und Sechskompoileilten-Messuilgeil for das Gesamtmodell des Flugzeugs mit Triebwerksstrahlen ausgeffihrt. Zusammenfassend k a n n festgestellt werdeil, dab die frfiberen MessuilgeI1 mit gr6berer Strahlsimulation (nur Aul3enstrahl) uild II~her am l~umpf angeordileten Triebwerksgondelil einen erheblicheil destabilisierendeil Eiilflul3 auf die l~ickmomeiltstabilit~t zeigten. Die Untersuchuilgen des Str6muilgsfeldes im H6henleitwerksbereich besti~tigten diese Feststelluilg. Bet den Messuilgeil im letzten J a h r m i t einer verbesserten Ausffihrung der Triebwerksgoildeln, bet der sowohl der Inneil- als auch der Aul3eilstratll simuliert werden koilnte, u n d m i t ether gieichzeitig ge~tiderten Triebwerkslage war kein uilgiinstiger StrahleinfluB mehr erkeiiilbar. Die Verschiebung der Triebwerksgoildeln nach auJ3en h a t dabei weseiltlich zu der Reduzierung der uilgiinstigen Strahleinflfisse beigetrageil. In BodeniiAhe wurde dariiber hiilaus eine deutliche Verbesserung des Stabilitiitsverhalteils festgestellt. Bei einer neuen Methode zur Berechnung turbulenter Scherstr6mungen werden neben den Differentialgleichungeil flit die gemittelten Str6mtingsgesehwindigkeiteil drei partielle Differentialgleichuilgen benutzt, n~mlich j e eine ffir die Reynoldsche Schubspailnung, ffir die kiiletische Eilergie der Turbulenzschwankuilgen u n d for das charakteristische Li~ngenmal3, mit dem der Einflul3 der r~umlichen Struktur der Turbulenz berficksichtigfi wird. Diese aus den Navier-Stokessehen Bewegnngsgleiehungen hergeleiteteil Gleichungen werdeil tlilter Zuhilfeilahme einfaeher Ans~tze in ein gesehlossenes Gleiehungssystem flbergeffihrt. Fiir die numerisehen L6sungeil wird eiile N~Lherungsmethode nach Art der l~itz-GalerldnVerfahren angewendet. Die Untersuchungeil a n Sehlitzdfisen mit Abschirmting zur Liirm-Minderung turbulenter Freistrahlen k o n n t e n durch Vermessung des Str6muilgsfeldes bet verschiedeileil Abst~ndeil zwischeil Schild und Strahlachse zu einem Abschlul3 gebracht werden. Bet ldeineil Schildabst~nden bildet sich eiil Wandstralll aus, der infolge des geringeren Impulsaustausches mit der Aut3enluft in H6he der Schildhinterkailte noch eine erheblich gr613ere Str6mungsgeschwindigkeit aufweist als der Freistrahl. Dies ist yon Bedeutuilg for die bereits frflher festgestellte zusgtzliche SehaUerzeugung an der t I i n t e r k a n t e des Schildes. Die Richtungscharakteristiken der Schallabstrahlung ohne IIIld mit Schild zeigen, daI3 der a n der Hiilterkante erzeugte Schall im Gegensatz zum Gerguseh des Freistrahls vorwiegend unter grol3en Winkeln zur Strahlachse abgestrahlt wird. Die vom Freistrahl herrfihreilde Schalliiltensitgt wAchst nach diesen Messuilgen etwa m i t dem Lighthillschen US-Gesetz, ni~mlich mit Ma~, s, wAhrend sich der yon der Schildhinterkailte abgestrahlte Schall Ilur m i t MaS, * Andert. Die in den Uiltersuchungen gefuildeneil Gesetzm~13igkeiteil konilten durch ein einfaches theoretisehes Modell erklgrt werden. Seit Mitre 1969 ist die Datenfernverarbeitung der Windkanalmessungen im real-time-Verfahren m6glich. Die Voraussetzung dazu schuf die in der Abteilung entwickelte Datenerfasstingsanlage des 3m-Windkanals m i t dem zugeh6rigen Multiplexer a n d mit IIlterfaee-Einheiten for den Betrieb des Dataplotters, der Schreibmaschine a n d eines Lochkartenstanzers. Gleiehzeitig wurden ein P r o g r a m m fi~r den Dialogverkehr mit dem I~eehenzentrum sowie eiil Auswerteprogramm fOr die erfal3teil D a t e n entwickeit uild gr61~ere ~ n d e r u n g e n im Betriebssystem der tZeehenaillage IBM 7040 vorgenommen. Parallel mit diesen Arbeiten ffir den 3m-Windkanal wurdeil die erforderliehen elektroilischen Baileinheiteil for den Transsonischen ~rindkanal und for den gieichzeitigen ]3etrieb beider WindkailaIe erstelIt. D a m i t ist es in Deutschland zum ersten Mal gelungeil, zwei groBe Windkaili~le im Datenfern- und

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Dialogverkehr mit eiiler gr6Bereil Rechenanlage, die eiile umfangreiche Auswertuilg und Weiterverwendung der MeBergebilisse gestattet, zu verbinden.

Gasdynamik (Prof. Dr. HUBERT LUDWIEG) I m Transsonischen Windkanal wtirde das E n t s t e h e n des nichtlineareil Auftriebes an Rotatioilsk6rpern durch Druckverteilungsmessungen n~her untersucht. Daneben warden weitere Kraffmessuilgeil zur Bestimmung der Fliigel-Rumpf-Interferenz und versehiedene Drei- und Seehskomponeilten-Messungen for die Industrie ausgeffihrt. I m IZohrwindkanal wurden Kraftmessungeil an verschiedeileil Modellen voil Wiedereintrittsk6rpern durchgefiihrt. Die Untersuchungeil fiber die Stabilitdit spiraliger RingraumstrSmungen wurden auf Str6mungen erweitert, die Geschwindigkeitsprofile m i t Welldeptinkt besitzeil. Diese Erweiterung gestattet es, dell gegenseitigen Eiilflul3 yon SehichtuilgsIIlstabilitiit a n d Wendepuilkt-IIlstabilitiit zu untersuchen. ]Es zeigte sich, dab das Vorhandeilsein eities Wendepuilktes stabilisierend oder destabilisiereild wirkt, je nachdem ob die erste und dritte Ableitung der Geschwindigkeitsprofile gleiches oder entgegeilgesetztes Vorzeichen haben. IIlsbesondere wurde gezeigt, dab die beiden Arteil reibungsloser IIlstabilit~kt - - die Schichtungs-Instabilit~t spiraliger Str6mungen und die Tollmieilsehe Wendepunkt-IIlstabilit~t - - bet derartigen Str6mungen stetig ineinander iibergehen. Untersuchungen an transsonischen Turbinengittern. F o r derartige Gitterstr6muilgeil wurde ein dem K~rm~ilsehen transsonischen ~hnlichkeitsgesetz for Einzelflfigel entspreehendes Gesetz auigestellt. Es zeigte sich dabei, da~, wenil eiil bestimmter ]~hnlichkeitsparameter for zwei Gitterstr6mungen gleich ist, die Str6mungsfelder aerodynamisch ~hnItch sind, d.h. ein Str6mungsfeld kailn aus dem ailderen durch eine einfache Transformation berechnet werdeil. Dieses Gesetz wurde a n drei geometriseh verschiedeneil, abet aerodynamisch iihnlicheil Gittern nachgeprfift und best~tigt. Es ist for die experimentelle Untersuehung voil Dampfturbinen-Gitteri1 yon Bedeutung, da es die U m r e c h n u n g der mit Luft gemachteil Modellversuche auf Gitterstr6muilgen mit Dampf bzw. Nal3dampf als str6mendem Medium gestattet. Das aufgestellte ~hnliehkeitsgesetz gilt zun~chst n n r for isentrope, d.h. for v e r h s t f r e i e Gitterstr6mungen. Bet derartigeil Gitterstr6mungen ist n u n aber gerade der auftreteilde Gitterverlust eine flit die Gfite des Gitters wichtige Gr613e. Durch zusiitzliche Betrachtungen gelailg es auch, eine Transformationsregel fiir den Verlust aerodynamisch ~hnlicher Gitter abzuleiten. - - Fiir die Berechilung weitgeteilter transsonischer Gitter wurde ein Berechnungsverfahreil eiltwickelt. Dabei wird das l~bersehallfeld yon der Schalliilie stromabw~rts, einschliel3lich des im allgemeineil auftreteilden Totwassers, uilter BeIlutzuilg des Charakterstikenverfahreils bereehilet rind die so erhaltenen Str6mungsgr6Ben in der Gitteraustrittsebene auf die homogene Abstr6mung m i t Hilfe der Erhaltuilgss~tze for Masse, Impuls und Energie umgerechnet.

Raumfahrtaerodynarnik (Prof. Dr. WALTER WUEST) 111 ~berschallfreistrahlen kleiner Gasdichte treten Relaxationseffekte zwischen den translatorischen FreiheitsgTaden auf, wobei anstelle der Maxwellscheil Verteilung Ilgherungsweise eine elliptische Verteilungsfunktion ailzuilehmen ist. Hierdureh treten auch Abweichungen in den KrAfte- und WErmeiibergangsgr613en auf, die for eine ebene P l a t t e berechnet wurden. I n dell letzteil J a h r e n sind an verschiedenen Stellen, teilweise auch unter Beteiliguilg des Max-Planek-Instituts for Kernphysik in Heidelberg, H6henforschungsraketen gestartet worden, die u.a. kosmischen Sfaub in H 6 h e n zwischeil 60 und 90 k m sammeln sollten. Beim Flug der Rakete werden jedoch besonders leichte Teileheil dutch aerodynamische Krgfte abgeleilkt. Wie eine theoretische Analyse gezeigt hat, erreicht unterhalb ether bestimmten Teilcheilgr613e n u t ein gewisser Ailteil die Sammelfl/tche. Das Str6muilgsfeld an stumpfen K6rpern a n d der StoBabstand sind im Bereich starker Gasverdfiilnung tintersticht worden. Ffir den Widerstand u n d den Wiirmeiibergang an Kreiszylindern ist der Maeh- und Reynoldszahlbereich bisher b e k a n n t e r Messungeil wesentlich erweitert worden. Bet eiiler bestimmten Kiludsenzahl wurde ein Maximum der Oberfl~ehenreibung ge~unden. Die Druckverteilung und die Kri~fte all Kegeln versehiedeiler ('3ffnungswinkel wtirden bei den Maeh-

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Naturwissenscha[gen

Max-Planck- Gesellschaft 1968--1969

zahlen Ma ~ 7 und Ma = 20 gemessen u n d m i t der Newtonsehen Theorie verglichen. Wesentliche Fortschritte wurden d u t c h den Bau und Einsatz einer m i t flfissigem Stickstoff gekiihlten Hyperschalldiise erzielt, wobei es gelang, die maximal erreichbare mittlere freie Wegl~nge etwa auf das Aehtfache zu steigern. Fiir Kraftmessungen wurde eine wassergehiihlte Dehnungsmeflstreifenwaage gebaut, die Auftriebs- und Widerstandskriifte bis etwa 30 p bei R u h e t e m p e r a t u r e n his 2000 ~ zu messen gestattet. Mit der Waage sind Messungen a n sechs rotationssymmetrischen und fli~gelartigen Modellell bei Machzahlen Ma = 7,5 bis 22 im Bereich der Gleitstr6mung durchgeffihrt worden. Sie zeigten, dab der Auftrieb yon der Reynoldszahl n u r wenig beeinflui3t wird, w~hrend der Widerstand sehr stark v o n d e r Anstr6m-Reynoldszahl abh~ngt und betrAcht]ich fiber den Werten der reibungsfreien Newtonschen Theorie liegt. &hnliche Untersuchungen sind im R a h m e n illdustrieller Projektstudien a n u n b e m a n n t e n WiedereintrittskSrpern vorgen o m m e n worden. I n der Berichtszeit wurde auch tier Hovhvakuumwindkanal (3. MeBstrecke) in Betrieb genommen, der Messungen sowohl in Freistrahlen bei starker Gasverdfinnllng als auch ill Molekularstrahlen gestattet. Der H o c h v a k u u m k a n a l ist m i t einem Hochfrequenz-Plasmabrenner ausgerfistet, der eine Au~heizung des Gases auf einige Tausend Grad ermSglicht. Ffir Einkomponenten-Kraftmessungen wurde eine elektrodynamische Mikrowaage m i t einer Empfindlichkeit yon 0,1 ~p bei einem maximalen Mel3bereich yon 0,2 p eingebaut und zur Messung des Widerstandes yon Kugeln im ]Bereich freier 1Y[olek~lstrSmung benutzt. W i t sind es gewohnt, einem Gas eine Temperatur schlechthill zuzuordnen. Physikaliseh entspricht die Temperatur ]edoch dem Energieinhalt der Gasmolekfile. I m Gleichgewichtsfall ist die Energie g l e i c h m ~ i g auf alle Freiheitsgrade eines Molek~ils verteilt (z. B. Geschwindigkeitsenergie in den drei r~Lumlichen Achsen, Rotations- u n d Schwingungsenergie sowie Dissoziations- u n d Ionisationsenergie bei sehr hohen Temperaturen). Bei der HyperschallstrSmung verdfinnter Gase verlaufen jedoch die Vorg~Lnge so schnell, dab keine Gleichverteilung der Energie erreicht werden kalln. Bei sehr starker Gasverdfinnung hSrt sogar die Gleichverteilung der Geschwindigkeitsenergie auf, u n d m a n unterscheidet die longitudinale Temperatur in StrSmungsrichtung yon der transversalen quer dazu. Zur genauell Beschreibung des StrSmungsfeldes mfissen die verschiedenen Temperaturen getrennt gemessen werdell. F fir die Messung der Rotations- und Schwingungst~rnperatur ist die ElektronenstrahItechnik besonders geeignet, bei d e r m i t Hilfe einer Elektronenkanone ein Elektronenstrahl erzeugt und d u t c h die Versuchsk a m m e r geschickt wird. Dutch Analyse des Strahls m i t einem Gitterspektrographen oder einem Monochromator konllte die 5rtUche Rotations- ulld Schwingungstemperatur in einer DfisellstrSmung a n d im StrSmungsfeld u m einen Kreiszylinder bes t i m m t werden. Es konnte gezeigt werden, daI3 die Schwingungstemperatur a m Mel3ort wesentlich yon der Ausbildung des Unterschallteils der Hyperschalldfise abh~ngt.

gungsverhalten llrsprfinglich b e k a n n t e n elastomechanischen Systems bequem in Rechnllng gestellt werden k6nnen. Aul3erdem wurden die theoretischen Zusammenh~nge dreier z.T. neuartiger Verfahrell zur experimentellen Bestimmung der Eigenschwingungsparameter yon Flugzeugen im Standschwingungsversuch erarbeitet, n~Lmlich ein Illtegralgleichungsverfahren, ein Phasentrennungsverfahren und das z.Z. gebrguchliche Phasenresonanzverfahren. An zwei Flugzeugneuentwicklungen wurden Standschwingungsuntersuchungen durchgeffihrt.

Aeroelasak (Priv.-Doz. Dr.-Ing. HANS FO~RSCHI~)

Zur nicht linearen Stabilitiitstheorie laminater Str6mungen wurde ein numerisches Rechenverfahren f~r die L6sung der OrrSommerfeld-Gleichllng ulld der Reynoldsschen Gleichung entwickelt. Mit dem dazu erstelltell P r o g r a m m wurde u.a. die Stabflit~tsgrenze bei finiten St6rungen ffir die ebene Kanalstr6mllng berechnet.

Die .Forschungsarbeiten der Abteilung Aeroelastik befaBten sich im wesentlichen mit 1. theoretischen u n d experimelltellen Untersuchungell a n schwingenden TragflAchen ulld Rfimpfen, 2. der Bestimmung des Eigenschwingungsverhaltens yon Luft- u n d R a u m f a h r t k o n s t r u k t i o n e n und 3. Untersuchungen der aeroelastischen Stabilitgt von Flugzeugen. Als Beitrag zum ersten Problemkreis wurde die Ngherungstheorie der schwingenden Trag]lii~he gro/3er S~reckung auf den kompressiblen Unterschallbereich 0 < Ma < t erweitert. Dabei wurden die bei der Darstellung der Greenschen F u n k t i o n des Integralgleichungsproblems auftretenden Reihenprodukte Mathieuscher F u n k t i o n e n m a t h e m a t i s c h m6glichst einfach als Hilfsfunktiollen formuliert. Aui]erdem wurde die Berechnullg der Druckverteilung an ha~monisch schwingenden schlanhen KOrpern (RotationskSrper und Flfigel-Rumpf-Kombinationell) in Angriff genommen. Zur ~3berprtifung der theoretisch gewonnenen Ergebllisse wurden experimentelle Untersuehullgen (Drllckverteilungsmessungen) an einem harmonisch schwingenden Tragflfigel im Transsonischen Willdkallal der AVA bei zahlreichen P a r a m e t e r v a r i a t i o n e n durchgeffihrt. Als Beitrag zum zweiten Problemkreis wurde ein Rechellverf~hren zur Bestimmung der Eig~nschwing~ng,parameter yon Flugkonstruktionen ausgearbeitet, bei denen 6rtliehe Massen- u n d Steifigkeitsgllderungen (z. 13. durch nachtr/~gliches Anbringen yon Fli~gelauBenlastell) eines in seinem Sehwin-

Als Beitrag zum dritten Problemkreis wurde damit begonnen, die analytischen Grundlagen zur Berficksichtigung strllktureller und aerodynamischer Nichtlinearitiiten im aeroelastischen Stabiliti~tsansatz (Flatteransatz) zu verwendell. Zu diesem Zweek wurde zun~chst an der Analogsimulation nicht linearer Flattervorgiinge gearbeitet. Ferner wurden ein theoretischer Ansatz zur Behandlung der aeroelastischen StabilitAt kreiszylindrischer Baukonstruktionen bei periodischer V~irbelanregung ausgearbeitet und erg~nzende Windkanaluntersuchungen durchgefiihrt. SchheBlich wurden eine Versuchseinrichtung und ein analog-digitales MeBverfahren zur Messung stochastisch erfolgender Druckpulsatiollen entwickelt.

Rechenanlagen (Dr.-Ing. KLAUS JAcoB) Diese Abteilung umfaBt den Betrieb eines wissenschaftlichen Rechenzentrums sowie Forschungs- u n d Entwicklungsarbeiten au~ dem Grenzgebiet zwischen Aerodynamik ulld Illformatik. Die Rechellanlage IBM 7040 wurde im Berichtszeitrallm roll r u n d 400 Wissenschaftlern aus 70 I n s t i t u t e n der M P G a n d der Ulliversitgt G6ttingeI1 in Allspruch gellommen. Die effektiven Rechenzeiten steigerten sich auf 6770 h i m J a h r e 1968 u n d 7990 h i m Jahre 1969. Hierzu war ein 24-StundenBetrieb erforderlich, auch a n Wochenenden. Dellnoch konnte der Rechenzeitbedarf im Jahre 1969 llicht mehr gedeckt werden, trotz Aussch6pfung fast aller teehnischen ~r ulld weitgehender Inallspruchnahme einer yon der MPG, Abt. ffir wissenschaftiichell Datenverarbeitung, betriebenen IBM 140l ffir ,,Off-line-Ein- und -Ausgabe". Es wurden drei FORTRAIq-Kurse u n d ein ALGOL-TKursus sowie ein st~ndiger Beratungsdienst abgehaltell. Die Programmbibliothek wurde erheblich erweitert, u.a. durch Programme zur rationellen Verarbeitung sehr groger Gleiehungssysteme und Programme zur graphischen Ausgabe. Zur Datenfernverarbeitung yon Windkanalmessungen wurde ein Teilnehmersystem ffir bls zu vier unabhAngige MeBstationen entwickelt, das in das bisherige BetrJebssystem eillgebaut wurde a n d die zusgtzliche Verarbeitung yon Stapelprogrammen m i t niedrigerer PrioritSt gestattet. Zur Berechnung inkompressibler Str6mungen u m Tragfli~gelpro]ile wurde ein auf einer Wirbelbelegung der Profilkontur basierendes Verfahren weiter ausgebaut. Ffir die Str6mung u m mehrere sich gegenseitig beeinflussende Profile wurde ein neues P r o g r a m m erarbeitet. Das auf die Berechnung abgel6ster Str6mungen erweiterte Verfahren wurde welter ausgearbeitet, ver6ffentlicht und das zugehSrige Programm fertiggesteltt.

Max-Planck-Institut

flir A e r o n o m i e ,

Lindau

(Harz)

Direktor: Prof. Dr. WALTER DIEMINGER. - - Ver6ffentlichungen s. J a h r b u c h M P G 1968, t90; 1969, 234. Institut flit Ionosph~renphysik Direktor: Prof. Dr. WALTER DIXMIN~ER. - - Wissenschaftlich Arbeitellde: st~Lndig 31, llichtsti~ndig t 1.

Ionosph~ivische Parameter U m die Auswertung halbstfindlicher Ionogramme zu erleichtern, wurde ein halbautomatisches AuswertegerEt entwickelt, das die Daten auf Lochstreifen speichert. Die Umrechnung auf Elektrollelldiehteprofile wurde verbessert llnd es wurde gezeigt, dab Diskrepanzen zwischell Bodenbeobachtungen und Satellitenmessullgell all der Iqahtstelle nicht existent silld.

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Max-Plalick-Gesellschaft t968--1969

Das mittern~ehtliche Maximum der Elektronendichte im Sfidpolargebiet konnte dureh Kontraktion der Atmosphere gedeutet werden (W. BECKER).

Dynamik tier IonospMire Schwerewellen. Die Uiitersuchungen fiber innere atmosphi~risehe Sehwerewellen wurden auf die Wechselwirkung zwisehen Neutralgas und ioliisierter Komponente ausgedehlit. Die beobaehtete D~impfung der Wellen im Maximum der F-Sehicht wird fiberwiegend durch Ohmsche Verluste hervorgerufen. Ffir vertikale Radiowellenausbreitung wurde die Gewichtsfuliktion ffir ein isotropes Ionosph~renmodell bereehnet (KLOST~RM~YER).

Neutralgaswinde. Weitere Untersuchungen fiber den EinfluI3 yon Neutralgaswinden auf die F-Sehicht zeigten, da~ die t~gliehe u n d jahreszeitliehe Variation der H6he und der Elektronendichte wesentlieh yon den Winden abh~ngt. Damit konnte u.a. der aliormale Tagesgang der kritiseheli Frequenz im Sfidatlantik, das Ionisationsmaximum u m 0600 U T in der Antarktis u n d der Deklinationseffekt erkl~rt werden (KOHL).

Temperatur und Schichtdicke. A n h a n d numerischer L6sungen der Kontinuit~ts- und Bewegungsgleichung wurde der Zusammenhang zwischen Neutralgastemperatur ulid Schichtdicke der n~chtlichen F-Schicht aufgezeigt. Die aus Satellitenmessungen gewonnelien Temperaturwerte stimmen mit den vom Boden aus gemessenen Schichtdieken zufriedenstellend fiberein (ROSTER). Stoflvorgi~nge und ~hemisohe Reaktionen. Die Abh~ngigkeit der Impulsfibertragungs-Sto/3zahl yon der makroskopischen Geschwindigkeit wurde untersucht sowie genauere Zahlenwerte der StoSzahl unter Berficksiehtigung des Einflusses yon Polarisationskr~ften auf den Laduligsaustausch-Sto/3querschnitt errechliet. Experimentelle Ergebnisse fiber die Abh~ngigkeit der Reaktionskonstalite ffir Reaktionen zwischen 0 + u n d O J N s yon der kinetischen Temperatur und der Vibrationstemper a t u r wurden theoretisch reproduziert u n d fiber den MeSbereich hinaus extrapoliert. Dynamik und Thermodynamik der IonospMire. Mit Hilfe der Theorie der starken Wechselwirkungen zwischen verschiedenen dynamisehen P a r a m e t e r n der Ionosphere wurde der Ablaut eilier kommenden Sonnenfinsternis in der Ionosphere vorausberechnet. NeutralgasatmospMire. Die Diskrepanzen, die sich ffir Dichte und Temperatur der Neutralgasatmosph~re bet Anwendung zweier verschiedener iVfeSmethoden ergeben, k61inen durch Einffihrung ether Phasendifferenz zwischen Temperatur und Dichte a m unteren R a n d der Thermosphere behoben werden

(S~cBs~).

Absorption in der IonosphSre Die Beobachtungen auf 2,61 MHz wurden durch solche auf 6 MHz ergiinzt; d a m i t k6nnen auch starke M6gel-DellingerEffekte q u a n t i t a t i v erfal3t werden. Die Beobachtung des kosmischen Rauschens durch Riometer wurde so verbessert, daI3 auch die Winteranomalie nachgewiesen werden konlite. Der Verlauf der Winteranomalie konnte in zwei Komponenten zerlegt werden, yon denen die langsam ver~inderliche m i t der Temperatur der Stratosphiire korreliert, wlihrend die Spitzen an Gruppen yon Tagen IIoch weitgehend ungekl~rt stud. Es zeichnete sieh ab, dab die Stratosph/ire und die D-Schichf vorzugsweise im Winter yon der Sonnenaktiviti~t beeinfluBt werden (GRusCHWlTZ, SCHWENTEK, TIMPE).

Polare IonospMire Liingstwellenbeobachtungen. Aus den Ergebnissen des Beobachtungsnetzes ffir transpolare Ausbreitung yon L~ngstwellen konnte gezeigt werden, dab diese Beobachtuligen ein v6llig zuverl~ssiges und relativ billiges Mittel zur Erfassung des Niederschlags solarer Protonen in den Polarkappen stud, wenn der gr6i3ie Tell des Ausbreitungswegs in die Dunkelheit i~illt. Aufgetretene Effekte konnten lfiekenlos erfal3t werden

(RI~NERT).

Radiobeobachtungen von Polarlicht. Weitere Beobachtungen der Rfickstreuung yon Radiowelleli im m-Wellenbereich best~tigen die Vermutung, dab Lage, St~rke und Bewegung der Streuzelitren d u t c h den polaren Elektrojet, ein Stromsystem in der E-Sehicht in etwa 110 kin H6he, gesteuert werden. Zum weiteren Studium der Zusammenh~inge wurden in Norwegen u n d Schweden zwei weitere Beobachtungsstationen zur Messung der

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Dopplerverschiebung rfickgestreuter Echos in Betrieb genommen (CzEcHOWSKY).

optische Beobachtungen. Das Netz ffir opfische Beobachtung des Polarliehtes und des Naehthimmelliehtes wurde auf Spaliien a u s g e d e h n t Babel konnte am 23./24, 3.69 das bisher ~iquatorn,iheste Polarlicht des gegenw~irtigen Sonnenaktivit~itszyklus beobaehtet und vermessen werden (LAucI~E).

Subtropische Aeronomie. Das Astroliomische IIIstitut Tfibingen setzte zusammeli m i t dem Astronomisehen I n s t i t n t der RuhrUniversitAt Bochum t969 in Tsumeb die 1965 (Sonnenfleckeliminimum) begonlienen Beobachtungeli des Nachthimmelsleuchtens auf verschiedenen WellenlAngeli unter Maximumbedingungen fort. Die Auswertulig der FI-Sehieht-Grenzfrequenzen yon Tsumeb zeigte, dal3 diese Sehicht im Fleckenmaxim u m n u t in den Sommermona• auftritt; unter Minimumbedingungen wird sie wesentlieh hAufiger beobaehtet, und zwar am h~iufigsten in den Mittsommermonaten, etwas weniger h~nfig in den Mittwintermoliaten und selten oder gar nieht in den Aquilioktialmonaten. Vermutlich liegt der Grulid in eilier J~iiderulig der Zusammensetzung der Luft (LANG]~-HEssE). Radioweltenausbreitung Die Frage, ob die Unregelm~Sigkeiten der Elektronenkonzentration in der ionosph~irischen F-Schicht durch turbulente Bewegung yon u n t e n oder oben entstehen, konnte dutch Vergleich yon ]3odenrfickstreu- und Satellitenbeobachtungen zugunsten der letzteren Auffassung entsehieden werden (M6LL~R). Rfiekstreumessuligen mit variabler Frequenz in Lilidan lasseI1 sich q u a n t i t a t i v durch Irregularit~iten in der Elektrolienkonzentration erklgren, die parallel zum Erdmagnetfeld ausgerichter sind. I n hohen Breiten wurde ein enger Zusammenhang m i t erdmagnetischen St6ruligen gefunden, der in mittleren Breiten fehlt. Aufgrund yon Modellrechliung k a n n angeliommen werden, dab zumindest naehts die Unterseite der Ionosphiire so ,,rauh" ist, dab die Rfickstreusignale weitgehend dispergiert werdeli. Die beobachteten Irregularit~iten k6nnen zumindest einen Tell der Streuechos aus der F-Schicht (spread F) bet vertikaler Inzidenz erkl~reli (KOPKA, M6LLER). Die verschiedenen Arteli der Rfiekstreuung yon Radiowellen im Dekameterbereich konnten praktisch lfickelilos dutch folgende Mechaliismen gedeutet werden: 1. IIIdirekte oder Bodelirfickstreuulig fiber eilie genfigelid dichte F-Schicht (Winter) oder eine grol3riiulnige sporadische E-Schieht (Soremet). 2. Direkte Rfickstreuung an wolkenf6rmigen Strukturen der F- und sporadischen E-Sehicht. 3. Rfickstreuung an Meteorsehauern. 4. Polarlichtrfickstreuung bet erdmagnetischen Stfirmen (KOCHAI~). (Siehe aueh optisehe a n d Radiobeobachtungen yon Polarlicht.) Laufzeitbeobachtungeli auf der Strecke Tsumeb-Lindau ergeben Signallaufzeiten, welehe die nach bisherigen Vorstelluligen zu erwarteliden Werte u m bis zu t 5 % fibersteigen. Es wird gezeigt, dab diese Verz6gerungen offenbar dutch die Existenz yon geomagnetisch ansgeriehteteli Wellenleitersystemen fiber dem •quator zu erkl~ren sind (MEwxs). Feldst~rkerregistrierungen auf der Streeke Tsumeb-Lindau auf Frequenzen u m 15 MHz zeigen, dab t. der Ansfieg der Feldstiirke nach einem tiefeli Minimum zum Sonnenaufgang viel schneller als IIach den fibliehen Funkprognosen erfolgt ( 8 - 15 dB/10 rain alistatt 2--4 d B / i 0 rain); 2. die h6here Tagesd~mpfung, die dutch deviative Absorption verursaeht wird, nicht in den Funkprognosen berficksichtigt wird; 3. nach Sonnenuntergang eili sehr starkes Flaeker-Fading m i t Grol3kreisabweichungen auftritt, das Spraeh- und Musikselidungen fast u n b r a u c h b a r m a e h t ; 4. das tiigliehe Feldst~irkemaximum regelm~il3ig wiihrend der Streufibertragullg zwischen t8 und 19 h auftritt (R6TTGER). Dureh Verbesserung der Antennenanlagen konnte die Empfindliehkeit der Anlage ffir :Einiallswinkelmessungeli so verbesscrt werden, dab n u n auch Einfallswinkel der relativ schwachen l~fickstreusignale gemessen werdcn konuten. Die WinkeI stimmen besser als ~: 1~ mit den theoretiseh zu erwartenden fiberein (PETERSEN).

Mittelwellenbeobachtungen Die Echolotungen auf 0,25 bis 2,6 MHz in Tsumeb wurden fortgesetzt und weitere Elektronendichteprofile des D- und E-Gebietes bereehnet (ELLING).

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Max-Planck- Gesellschaft 1968--1969

Institut ftir Stratosph~irenphysik Direktoren: Prof. Dr. ALFRED EHMERT und Prof. Dr. GEORG PFOTZER. --Ausw/~rtiges Wissenschaftliches Mitglied : Prof. Dr. ERWlN SCHOm'ER, Frankfurt a. M. - - Wissenschaltlich Arbeitende: st~ndig 19, nichtstitndig 5. Kosmische Strahlung (V. J. KISSELBACH, H . J . MOLLER, A. ZAND). Die l~egistrieranlage auf dem Hafelekar (2300 in) wurde ebenso ausgebaut wie zuvor die in Lindau, wo zusAtzlich eine neue Anlage zur Re~strierung der Mesonen eingerichter wurde. Die versuchsweise aufgenomraene Registrierung eines Parameters ffir die Multiplizit~t der Neutronen anl dem Hafelekar zeigte eine (theoretiseh erwartete) ~orrelation mit der allgemeinen Modulation; es treten aber gelegentlich bei st~rkeren magnetischen Stfirmen Anderungen auf, die bis zum n~chsten gr6geren magnetisehen Sturm andauern. Mehrfach konnte in den Registrierungen schwache solare Kosmische Strahlung nachgewiesen werden, deren Einfall auf Mitteleuropa beschr/inkt war. Solche Ereignisse sind im Zusamraenhang mit der Topographie des interplanetaren Mediums yon besonderera Interesse.

R6ntgenstrahtung (E > ~5 keV) in der Stratosphdire der PolarlicMzone (G. KRE~SER, K. H. SA~GER, H. SP~C~T). In koordinierten Kampagnen mehrerer Institute wurden yore Institut 55 Flfige mit Ballonme~geritten verbesserter Zeitaufl6sung in Nordskandinavien durchgeffihrt. Im Mittelpunkt der Untersuchungen stand der Zusammenhang der R6ntgenstrahlungsflfisse mit dera magnetosphArischen Teilsturra. Unsere friihere ph~nomenologische Klassifizierung der Ereignisse konnte verfeinert und mit verschiedenen Prozessen in unterschiedlichen Gebieten der Maguetosph~re in Verbindung gebracht werden. Die heftigen Ereignisse mit intensiven StraMungsst6Ben in der Zeit urn Mitternacht haben ihren Ursprung in InstabilitStten im erdn~theren Tell der Neutralsehicht des Magnetosph~ixensehweifes, wgdarend die ruhiger ablaufeuden grol3r~umigen Elektronenausf~Uungen, die besonders in den Morgenstunden auftreten, sehr wahrscheinlich auf einer Wechselwirkung zwischen elektroraagnetischen Wellen und den ira Strahlungsgfirtel driftenden Partikeln beruhen. Es wurden weitere Karapagnen ffir den Vergleich mit den Elektronenmessungen ira Satelliten AZUR vorbereitet. Magnelisvhe Pulsationen (K. WILHELM, J. Mf3Nc~i,D. JOSOPAIT). Der Vergleich yon iraregelm~13igen Pulsationen des Maguetfeldes und ihres Frequenzganges mit IRbntgenstrahlungsst6Ben in der Nordlichtzone, die mit Ballonger~ten gemessen wurden, besti~tigt den yon NISHIDA vorgesehlagenen Anregungsmechanisraus. Beobachtungen von Pulsationen im Pc t - B a n d ffihrten zu der Hypothese, dab Protonen und Elektronen im Verlauf eines erdmagnetischen Teilsturraes ihre Drift in der Magnetosph~ire auf der Nachtseite beginnen und dort zumindest einen ersten Tell ihrer Energie erhalten mfissen.

Ausbreitung yon Liingstwellen (D. STRAT~IANN, W . D ~ x N I-IARDT, W. GRAF). Der Vergleich yon l~egistrierungen you L~ngstwellensendern ruit den yon Explorer I I I beobachteten solaren R6ntgenstrahlungseruptionen zeigt, dab bei Tag alle dort ver6ffenflichten Ereignisse (mit einem Intensitgtsanstieg gr6Ber als dem vierfachen W e f t bei ruhiger Sonne) mit der Anlage errant wurden. Zur Messung der Variationen der Elektronendichte in der untersten D-Schicht nach derselben Methode wurde das Wellenfeld eines Senders bis zu 1000 kin Entfernung ffir eine Wielzabl yon Werten der Ionosphfixenparameter berechnet, so dab aus gleichzeitigen Messungen an mehreren Stationen diese Parameter laufend ermittelt werden k6nnen. Die Abh~ngigkeit yon Jabreszeit und Sonnenstand liegt ira erwarteten Rahmen. Der Nachdruck liegt auf der Analyse des Einflusses yon Sonneneruptionen, solaren Protonen und anderen Ereignissen in der Mesosph~re. Atmosphiirische Gelrierkerne und Kondensationskerne (W. RAIl, M. SC~IMn)T). Eine absolute Eichung der eigenen autoraa• Kondensafionskernz~hler sowie anderer Eichmethoden l~tl3t, soweit bis jetzt zu erkennen ist, bisher vorliegende Diskrepanzen zwisehen den Ergebnissen versehiedener Orte weitgehend ant die MeBmethodik zurfickffihren und erlaubt eine genauere Differenzierung der Luftk6rper nach ihrem AerosoIgehalt. Atrnosphtiris~he Spurenstoffe (P. FABIAN, G. PRUCI-INIEWICZ, A. ZAND, H. TIEFENAU, W. JESSEN, E. ROECKNER). Resultate regelm~13iger B~llonsondierungen (in Zusammenarbeit mit d e m Deutschen Wetterdienst und im R a h m e n eines Ideinen europ~ischen Aulstiegnetzes) sowie umfangreiches USMaterial wurden au~ die Breitenverteilungdes troposph~irischen

Naturwissenschaflen

Ozons und auf die Durchl~ssigkeit der Tropopause untersucht. Es wurde in der Breitenkurve, neben den bekannten Maxima bei 30 ~ 60 ~ ein signifikantes drittes statistisches Maximum gefunden, das in gleicher Weise im Ausfall yon ~~ auftritt. Es rauB vorl~ufig angenoramen werden, dab aueh der ~ der unteren Stratosph~ire stark yon der geographischen Breite und yon der Jahreszeit abhgngig ist. Aus Ballonsondierungen wurde liar mittlere Breiten eine ldare Korrelation zwischen der Gesehwindigkeit der hochtroposph~Lrisehen Westwinde und dem mitfleren troposph~risehen Ozon mit negativen Regressionskoeffizienten festgestellt. Starke ~rinde in dieser Zone verhindern die Diffusion durch die Tropopause. Modellrechnungen (zusammen mit Ch. 2 . JTJI~GI~) fiber den vertikalen Ozon-Transport in der unteren TroposphAre lassen eine globale Ozon-Senke am Boden abschgtzen. Diese ist ffir die Ozon-Bilanz der TroposphAre und damit ffir den globalen Ozon-Haushalt ein wichtiges Glied. Zu ihrer experimentellen Verifizierung wurde eine Stationskette zur laufenden Messung des troposphArischen Ozons mit automatischen GerAten yon Mittelschweden his in den A1penraum aufgebaut. Die Erweiterung auf t 6 Stationen yon Troras6 his Siidatrika wurde vorbereitet. - - Modellrechnungen (mit LIBBu Los Angeles, und KASAHARA und SASAMORI) zur Temperaturverteilung der Venns-Atmosphiire konnten die Ergebnisse der Mariner V-Sone erM~iren. Sie schlieBen (wie andere spektroskopische Untersuchungen) einen raerklichen Sauerstoff-Gehalt der Venus-Atmosphiire aus.

Weltraumphysik (Prof. ])r. W. DIEMINGER, Prof. Dr. A. EI~I~I~Y, Prof. Dr. G. PFOTZER). Sateltilenpro]ekt AZUR Die Entwicklung, der ]3au und die Erprobung yon 2 Nutzlastkomponenten zur Messung von Elektronen (E > 40 keV) in Richtung, Gegenrichtung und senkrecht zum Erdmagnetfeld sowie yon Protonen ira Strahlungsgfirtel nnd yon in den Polarzonen nachweisbaren solaren Protonen fanden mit dem Start des ersten deutschen Satelliten am 7. 11. 1969 ihren AbschluB. Die ersten fibertragenen Daten passen gut zu dera ffir ungest6rte Verh~ltnisse bekannten Bild. Darait ist die Grundlage ffir das eigentliche Versuehsziel gesichert, die Anderungen der Elektronen- und Protonenflfisse im Zusamraenhang mit yon der SonnentAtigkeit gesteuerten MagnetosphArenSt6rungen zu erfassen. Zur Auswertung der Satellitendaten nnd ihrer Korrelation mit Messungen yon anderen Satelliten mit Ergebnissen yon Ballonflfigen und Bodenmessungen waren umfangreiche Vorarbeiten erforderlich (E. K:EPPLER, Projek-twissenschaftlicher fflr das ]3MBW; L. ROSSBERG, E. KIRSCI~, F. BRINKMEyER, J. MONCH, K. H. SAEGER).

Variabilit~it der Aus/dillungszonen [iir Elektronen mit Energien > gO keV. Bei der Erprobung eines Satellitenexperimentes mit einem Raketenversuch fiber Nordskandinavien wurde der in die Atmosphgre geriehtete und yon ihr zurfickgestreute FluB yon Elektronen mit Energien > g0 keV gemessen. Dabei wurden erhebliehe Abweichungen yon der durchschnittlichen Topographie der AusfAllungszonen testgestellt. Das Ergebnis ist so zu interpretieren, dab die lYbergangszone zwischen den FuBpunkten geschlossener und im SchweiI der Maguetosphgre verlaufender Kraftlinien zum Zeitpunkt der Messung 5~ sfidlich yon der unter sons* vergleichbaren Bedingungen gefnndenen mittleren Breite dieser Zone l a g (L. ROSSBER~). I m Rahmen eines Rakelen-Zusatzprogramms zur AZUR-Mission (SPAZ) wurden Nutzlastkomponenten Ifir 5 IRaketenflfige in der Polarlichtzone entwickelt, fertiggestellt, allen Umwelttests unterworfen und schuBfertig in die Gesamtnutzlast integriert. Sie sollen im Zusammenhang mit besonderen Ereignissen (Mitternaehtsaurora, langsara variierende Teilchenausf~llungen, Emission solarer Protonen bei Flares) gestartet werden und der Vertikalsondierung der Parameter dienen, die beira horizontalen Oberflug vora Satelliten gemessen werden (E. KEPPLER, H. SCHOTZ, W. STODEI~ANN, K. WIL~IELM).

Untersuchung

langsarn variierendev

A bsorptionsereignisse

(SVA - - slowly varying absorption events). I m November t969 wurden 4 Experimente zur Messung der Winkel- und Energieverteilung yon Teilchenflfissen bei SVA-Ereignissen als Teile yon zwei Nutzlasten mit ESRO-Raketen in der Polarliehtzone geflogen. Sie dienten der Erfassung der Primiirelektronen, welehe die mi% Ballonger~ten gelnessene IR6ntgenstrahlung erzeugen. Ura genfigend viele MeBkaniile raft ausreiehender Zeitaufl6sung zu erhalten, wurde im I n s t i t u t ein Pulscodesystera zur Erweiterung der ESRO-Telemetrieanlagen

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Max-Planck- Gesellscbaft 1968--1969

mit UntertrEgermodulation elitwickelt. Diese Erweiterulig hal sich sehr bewEhrt (K. WILHELM, H. SCHOTZ). Winteranomalie ionosph~rischer Absorption. Mit Hilfe eines selbstentwickelten Gerdien-Kolidensators und eLLes speziellen Str6mungsmessers, die aus einer Rakete ausgestoBen ulid yon eLLem Fallschirm nach unten getragen wurden, wurde die Ionen- und Elektronendichte und erstmalig die Iouenbewegliehkeit zwisehen 90 und 40 km H6he gemessen. Mittels extrem di~nner metallisierter | die zu 100000 in 90 km aus einer Rakete ausgestoBen und voi1 einem RadargerEt verfolgt wurden, wurde in Arenosillo (Spanien) das Profil horizolitaler ~ q n d e im Winter t968/69 an etwa 14 Tagen gemessen ulid mit der gleichzeitig in Spanien und Deutschland beobachteten ionosph/irischen Absorption yon Radiowellen vergliehen. Es wird vermutet, dab die Absorption mit der Zunahme der Sfidnordkompoliente des WLLdes oberhalb 70 km ansteigt. Der Korrelationskoeffizienz ffir das Auftreten der Winteranomalie f/illt ffir eLLe Entfernulig von 1500 km auf ca. 0,65 ab. Damit scheLLt sich die vermutete meteorologische Steuerung der wLLterlichen D-Schicht zu bestEtigen (BORCI~ERS, ROSE, SCHOBART, WEBER, WIDDEL) (siehe auch Absorption in der IonosphEre).

Weiterentwicklung yon elektronischen Geriiten liar Raketeneinsatz. Ein Str6mungsmesser, der zum Gerdien-Kondensator parallel geschaltet werdeu kann, ein Impuls-Abstands-H6henmesser und ein Amplituden-Pulslage-Modulator einsehl, der BodengerEte wurden entwickelt und auf ihre Eignung ffir Raketeneinbau getestet (LOIDL, UMLAUFT,WEISS, ZWICK). Ffir MesospMirische Raketen wurde die Anlage zur Ortung yon kleLLen Raketen erprobt und auch z.T. bei den Raketenflfigen yon Brasilien aus eingesetzt. I m Gegensatz zu Radaranlagen wird die Richtungsmessuug mittels feststehendem Interferometer vorgenommeli und der Telemetrie-Sender des FluggerAtes mit zusEtzlicher Modulation beuutzt. ELL neuer, mechanisch-elektrischer Druckselisor, dessen Anzeige yon Beschleunigungen nicht beeLLfluBt wird, wurde in einer ESRORakete im Zusammenhang mit fremden Experimenten erprobt (A. EHMERT).

Datenauswertung zu Raketenkampagnen im Bereich der polaren IonospMire. Abdeckeinflfisse der sporadischen E-Schicht wurden mittels raketengetragener EmpfEnger mit variablem FrequenzBereich untersucht (MIIsCI~LER, PREUSCHEN).

Theoretische Untersuchungen an Meflverfahren. MeBverfahreli zur Bestimmung yon Elektronendichte ulid StoBzahl im D-Gebier der IonosphEre mit Hilfe yon Raketen wurden auf ihre Genauigkeit untersueht, und zwar die direkte Besfimmung der komplexen DielektrizitEtskonstante und die Besfimmung der komplexen Breehzahl aus dem Differenz-Doppler-Effekt und der Absorption. Alle Verfahren erscheLLen ffir bestimmte H6henbereiche anwendbar (MUSCHLEg, ROSE). Beobachtung thermischer Elektronen. Mit der Entwicldung voli Detektoreli ffir die Beobachtung yon Elektronen im Bereich voli 0 - - t 0 eV an Bord yon Raketen und Satelliten wurde begonlien (Sc~ILEGEL). Anwendung yon Korrelationsver/ahren. Die Mbglichkeit, die IonosphEre start mit Echolotungs- und Raketen/Satellitei1Methoden mittels Korrelafionsverfahren zu untersucheli, wurde studiert. Der Vorteil ist, dab das kosmische Rauscheli anstelle komplizierter elektronischer GerEte verwendet werden kann (BARTELS).

Passive Satellitenbeobachtungen. In Zusammeliarbeit mit den UniversitEtsLLstituten in Graz, K6LL und Oulu ulid mit der D F V L R wurde die Ausbreitulig yon Satellitensignalen durch die Magneto- und Ionosphgre dutch Beobaehtung des Faradayund Differenz-Doppler-Effektes untersucht. Dabei wurden ELLfliisse der Tropo- und der IonosphEre auf Phasenlaufzeit und Amplitude rfestgestellt, die u.a. eLLen ELLfluB auf die Ortsbestimmung'von Satelliten und die =Navigation nach Satelliten haben. Die Fehler bei kleLLen Erhebungswinkeln ( ~ 25 ~ sind bis zum Faktor 20 gr6Ber als die systembedLLgteli Ungenauigkeiten. Ferner wurden systematische_~nderungen des totalen Elektroneninhalts mit Perioden yon 20 und 90 roan eutdeckt, die offenbar dureh Schwerewellen in der hohen AtmosphEre bedingt sind (HARTMANN, SCHMIDT, SCH6D]~L). DieAnalyse der seit 1968 routinemEBig aufgezeichneten Telemetrie-Signale des Sonnenstrahlungssatelliten Explorer 23 zeigt eLLen sehr engen Zusammenhang der IntelisitEt der solareu UV-Strahlung im Gebies yon 0 , 5 - - 3 , t - - 8 und 8--16 A mit der ionosph~rischen Absorption von Radiowellen bei chromosphEr/schen Eruptiohen (HART:MANN, SCHWENTEK).

Max-Planck-Institut

579 fiir A r b e i t s p h y s i o l o g i e ,

Dortmund Direktor: Prof. Dr. DIETRICH W. LOBBERS. - - W e i t e r e s ~rissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. GUNTER LEHMANN. - - AuswErtiges WissenschafflichesMitglied: Prof. Dr. ERIclZ A. MOLLER.-Wissenschaftlich Arbeitende: stEndig 24. AuslEndische Giiste 4. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 194;

1969, 238. Arbeitsgruppe Physiologie I (Prof. Dr. DIETRICH W. LOBBERS) Mitochondriale Atmung. Umfangreiche Untersuchungen fiber die Sauerstoffaufnahme an isolierten Mitochondl-ien (Leber, Herz, :Niere, Gehirn, Aszites-Zellen) ergabeli, dab in der fiberwiegeliden Mehrheit der F~lle die Oo-Aufnahme bei eLLem Sauerstoffdruck yon 1--3 Torr deutlich vermLLdert wird (,,krifischer Druck"). Eine Korrelation des kritischen Druckes znr Atmungsgr6Be (tzl Oa/min mg EiweiB) konnte nicht gefunden werden. Die Atmungsgr6Be variierte dutch die verschiedene Organherkunft der Mitochondrien, das verwendete Substrat, die Temperatur (25 und 37 ~ C), den aktiven oder kontrollierten Zustand der Mitocholidrien oder durch den Kopplungszustand. ELLe geliauere Analyse der mitochondrialen Atmung zeigtc, dab normale Atmungsschwankungen die genaue Festlegung eLLes ,,kritischen Druckes" wfllkfirlich erscheLLen lasseli. Erst Abweichungen fiber 25 % lassen auf eine wirkliche AtmungsvermLLderung schlieBen (H. STARLINGER, D. PIROTI~).

Sauersto[/-Rezeptoren.

Gemeinsam mit Prof. M. PURVES (Bristol) wurden Sauerstoffdruckfelder im Carotisk6rper der Katze mit pOe-Mikroelektroden (Durchmesser 1--3 tz) ausgemesseli. Die Versuche wurden histologisch IIachuntersucht. Dabei ergab sich: a) In der EuBereli Randzolie (bis etwa 70 ~) ist der Sauerstoffdruck ldeLLer als t0 Tort. Dieser Druck kann durch Anblasen des Carotisk6rpers mit reinem Sauerstoff nieht veriindert werden, b) In eLLer Randzolie yon t00 bis 200 [L herrscht eLL niedriger Sauerstoffdruck yon ca. 20 Tort. Danli steigt der Sauerstoffdruek zum Zentrum des Carofisk6rpers hLL an. c) O2-Gaben durch Atmuug verEndern die O~-Drticke im Zentrum des Carotisk6rpers stgrker als in der Peripherie. - Aus diesen Untersuchungen 1EBt sich eLLe neue Arbeitshypothese ffir die Rezeptorfunktioli des Carotisk6rpers ableiten (H. ACKER, E. SEIDL, H. BAUMGARTL).

Lokaler Gehirnstoffwechsel und Mikrozirkulaaon. Bei der Untersuchnng des H~-Cleaxance-Verfahrens zur Bestimmulig der Mikrozirkulation im Gehirn ergab sich, dab das fibliehe Verfahren (arterielle Indikatorgaben) wegen des starkeli Gasaustausches im pialen GefEBbezirk prLLzipiell IIicht aliwendbar isf. Die Gr6Be des pialen Gasaustausehes wurde nEher analysiert. Dann wurde eLLe Methode entwickelt, die eLLe dosierte lokale Applikation yon Wasserstoff im Gewebe gestattet. Mit dieser Methode, die Ehlilich wie die WErmeleitfEhigkeitsmessuligen (BxTz, tIgl~SEL) arbeitet, konuten Untersuchuligen fiber die Mikrozirkulatioli des Gehirns durchgeffihrt werden (K. STOSSEEK).

Reflexphotometrische Untersuchungen an Organober]liichen bei inhomogener FarbstoHverteitung. Es wurde gezeigt, dab es bei einem Zweikomponentensystem (z. B. ttAmoglobLL oxygeniert und desoxygeliiert) spektrale Eigelischafteli gibt, die, uliabhEngig yon LLhomogelier Verteflung ulid yon Reflexion, den prozentualen Anteil der Kompolieliten zu bestimmen erlauben. ELLe zu solcher Bestimmulig geeignete Invarialite ist z.B. der WeUeli1Engeliabstand der spektralen Maxima beim oxygenierten HEmoglobin. Gleiches gilt ffir die WellenlEngenabstEnde gleicher Extinktioneli (R. WODICK, D. PIROTH, E. PIONTEK, L. TECKtIAUS). Ein]rieren des Hdimoglobingleichgewichtes in situ. Es gelang, dutch einen Frierstopp in situ das HiimoglobLLgleichgewicht in den Kapfllaren (z. B. Herzmuskel) eLLzufrieren. Dann wurde das Gewebe bei - - 6 0 ~ geschnitten und bei - - 1 0 0 ~ im Mikroskop-Photometer yon Zeiss (UMSP) ulitersucht. Es lieBen sieh die VerEnderungen der O~-SEttigung in eLLzelneli Ery~ throzyten 1Engs der Kapillaren bestimmen. Der Vorteil dieser Methode gegeniiber den O~-Druckmessuligen liegt darLL, dab kapillEre Sauerstoffversorgung nnd histologisehes Bfld koordiniert werden kblineli (W. GRUNEWALD).

Arbeitsgruppe S. SCIIUCIIIIARDT Der SauerstoHverbrauch des isolierten schlagenden Froschherzens bei verschiedener mechanischer TStigheit. Der Sauerstoffverbrauch ist bei isometrischer TEtigkeit um 54 % h6her gegen

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Max-Planck- Gesellschaft ~968--1969

fiber isotoniseher. Die bei isometriseher Kontraktion im Herzen gemessene Abfallkurve des Sauerstoffdrucks erm6glicht die Bestimmung des krifischen Drucks und der kritischen Atmungszeit ffir isometrlsche T/itigkeit (E. GAUD~).

Sauersto/[versorgung des Warmbliiterherzens (Meers~hweinehen). Die Sauerstoffgewebsdrficke der Oberflgche des ruhenden, blutfrei perfundierten Herzens zeigen eine Normalverteilung mit dem Maximum im Bereich des ven6sen Sauerstoffdruckes. Das Sauerstoffdruckprofil fiber dem Wandquerschuitt zeigt beim ruhenden Herzen einen anf/~nglich steilen, dann flacheren Abfall yon auBen nach innen. Beim isolierten schlagenden Herzen verl~uft diese Profilkurve in den AuBenschichten formal ~hnlich, die Driicke steigen iedoch in den inneren Wandschichten wieder an. Insgesamt liegt das mittlere O~-Druck-Niveau beim schlagenden Herzen wesentlich h6her, die Durchblutungsverh~ltuisse mfissen hier also besser sein. - - Beim schlagenden Herzen in situ verl~uft das O~-Druckprofil in der Herzwand - dutch das H~moglobin des Blutes bedingt - - flacher. Der Anstieg des Sauerstoffdruekes in den inneren Wandschichten ist bier noch ausgepr/~gter. ~ Die bisherige Ansicht, dab die Kapillarisierung des Herzens nach innen zu abnimmt, muB nach diesen Belunden revidiert werden.

Arbeitsgruppe PhysiologielI (Priv.-Doz. Dr. HANS GERD ~NENZEL)

Zur Ermittlung der Leistungsgren~en des themoregulatorisehen Systems wurde eine weltgehend unbekleidete m/innliche Versuchsperson in etwa t00Versuehen meist 4 Std lung bei trockener Luft und niedriger Luftbewegung Umgebungstemperaturen zwischen + t0 und + 57 ~ C exponiers teils bei K6rperruhe, teils bei verschieden schwerer Tretbahnarbeit mit EnergieumsAtzen bis zum 8faehen des Grundumsatzes. Die exogenen und metabolischen thermischen St6rgr6Ben wurden so kombiniert, daB die schwersten der sieh ergebenden ]3elastungen gerade noch etwa 4 Std lang sub~ektiv er~r/~glich xrcaren.

Durch Messungen yon Kern- und Hauttemperaturen, Wasserdampfabgabe, Herzfrequenz sowie anderer Atmungsgr6Ben solite innerhalb des Gesamtbereichs der untersuchten St6rgr6Benkombinationen die Grenze der Bedingungen ermittelt werden, unter denen dutch thermoregulatorisehe Umstellungen eine ausgeglichene W~rmebilanz (steady state der K6rpertemperaturen) erreichbar war. Wie in frfiheren Versuchen lies sich der zu exogenen W~Lrmebelastungen geh6rende Teil dieser Grenze ohne Schwierigkeiten ermitteln. Die Fortsetzung der Grenze im Bereich ,,normaler" Umgebungstemperaturen bei 20 ~ war dutch Energieumsatzwerte charakferisiert, die den Werten der Dauerleistungsgrenze der Versuchsperson entsprachen. Die k6rpefliche Dauerleistungsf~ihigkeit wiirde danach durch die thermoregulatorischen M6glichkeiten begrenzt. Die Ermitflung des weiteren Veflaufs der Grenze bei niedrigen Umgebungstemperaturen war nicht m6glich, weil die Versuchsperson im Gegensatz zu Wgrmebelastungen die Grenze ihrer subjektiven K/iltetoleranz bereits unter Bedingungen erreichte, bei denen die K6rpertemperaturen (nach ihren initialen Umstellungen) noch nicht kontinuierlich abfielen. Verglichen mit dem Bereich erh6hter Umgebungstemperaturen war der Bereich tolerabler erniedrigter Umgebungstemperatur klein. E r konnte dutch Erh6hung der W/irmeproduktion bei Arbeit u.a. deshalb nur um wenige Temperaturgrade nach unten erweit e r t werden, weil bei den dutch Arbeit erh6hten Kerntemperaturen die Schweil~produktion auch unter subjektiv kalten Bedingungen offenbar nieht v611ig sistierte.

Naturwissenscha]ten

(Erh6hung des Gehaltes an Rinderalbumin reinst auf 35 g/l) und Verminderung des hydrostatischen Drucks auf t 4 - t 5 cm I-I20 verbessert werden. Dadurch wurde es m6glich, die Perfusionsdauer auf 180 rain auszudehnen. Wghrend dieser Perfnsionszeit lassen sich mit den zur Verffigung s• Methoden keine pathologischen VerXnderungen nachweisen. - Es ergaben sich weitere Hinweise daffir, daB es bei hohen Sauerstoffdriieken zu einer Nebenschlufldi[[usion des Sauerstoffs kommt. - - ]3ei Werwendung eiues Mediums, das bei p H 7,3 mit 5 % CO2 und 95 % O~ Aquilibriert wird, k o m m t es in der isoliert-perfundierten Leber zu einem raschen Abfall des Pyruvats im Medium und zu einem konfinuierlichen Abfall des Laetats. M6glicherweise wird der rasche Pyruvatabfall dutch Aktivierung der Pyruvatearhoxylase hervorgerufen. - - Nach ~_quilibrieren des Mediums mit ~00% O2 und bei pH-Werten des Mediums yon 7,5--7,6 beobachtet man einen dentlichen Pyruvatanstieg im Medium, wghrend die Lactatwerte im Medium eine m~Big steigende Tendenz zeigen. - - Bei ausreichender O2-Versorgung der isollert-perfundierfen Rattenleber besteht eine deufiiche Glukoneogenese.

A rbeitsgruppe A rbeitsph ysiologie I ( Biomechanik ) (his 8. Mai 1969 Dr. ROLF COERMANN (~), dann Prof. Dr. DIETRICH W. LOBB~RS)

Untersuohungen i~ber die optimale Gestaltung yon Steuereinrichtungen fiir Fahrzeuge. Verschiedene Lenkungssysteme (Steuerknfippel, seitliche Hebel, Ful3hebel) and variierte ~ b e r setzungsverhgltnisse warden mit dem konventionellen Lenkrad verglichen. Der Beurteilung lag ein Ist-Soll-Wert-Vergleieh eines zu steuernden Lichtpunktes auf einer kurvenreichen, sehnell ablanfenden StraBe an einer Leinwand zugrunde. Es konnten Vorschlgge ffir eiue Verbesserung des flbllchen Lenksystems gemacht werden (TEIMAR). Entwicklung eines neurophysiologisehen Ermiidungsgerdites. Es wurde der Tremor wghrend einer kontrollierten Bewegung in Abhgngigkeit yon der Tageszeit und dem Blutalkohol nntersucht. Eine Abh~ngigkeit der Tremorfrequenz ,con dem Ermfidungszustand konnte nioht festgestellt werden (GEIPING).

Das Verhalten der Halswirbelsdiule bei der Simulation yon Au[[ahrunfiillen. In Zusammenarbeit mit dem Institut ffir WirbelsXulenforschung ill Frankfurt und dem Institut ffir gerichtliche Medizin der Universit~t K61n wurde die biomechanische Reaktion des Menschen bei einem Auffahrunfall im Kra{tfahrzeug an Leichen untersucht. Es konnte der bedeutende Einflu8 der unfallunabh&ngigen Vorsch~digung der Halswirbels~ule auf die Sehwere des UnfaUtraumas nachgewiesen werden. Unterhalb des Kopfschwerpunktes ansetzende Kopfstfitzen begi~nstigten die Verletzung der Halswirbelsgule mehr, als dab sie einen Schaden vermleden (W. LANGE).

Untersuohungen der M6glichkeit dner aktiven Diimpfung fiir Fahrzeugsitze. Es wurde nachgewiesen, dab man Pahrzeugerschfitterungen dureh aktive D~mpfung zwischen Sitz und Chassis weitgehend kompensieren kann, wobei unter aktiver D~mpfung eine um 180 Grad phasenverschobene Zwangsbewegung des Sitzes gegen das schwingende Fahrzeug verstanden werden muB. Der ~Ybertragungsfaktor ,, Sitz - - F a h r z c u g b o d e n " konnte im Frequenzbereich zwischen I und ~6 Hz teilweise um das Dreifache gegenfiber sehr guten handelsfiblichen Sitzen verbessert werden.

Arbdtsgruppe Arbeitsphysiologie I I ( Retinographie) (Dr. J. SCHULZE)

Experimentelte und angewandte Elektroretinographie. Der EinArbeitsgruppe Physiologie I I I (Priv.-Doz. Dr. MANFRED KESSLER)

Forsohungspro]ekt h~morrhagisoher Entblutungsschook beim Hand. Die lokale Sauerstoffversorgung im Gewebe der Hundeleber wurde mit Platinoberfli~chenelektroden vor, w~hrend und nach einem hAmorrhagischen Schock nntersucht. Dabei konnten zwei Reak~donsformen nachgewiesen werden: t. In der Frfihphase des Entblutungsschoeks bei noch normalem Blutdruek und S~urebasenwerten kann es im Gewebe zu fleckf6rmigen Anoxiefeldern kommen. 2. Bei partieller Hyp- und Anoxie des Gewebes besteht zwischen O~-Mangel und Lactatkonzentration im Blur eine hShere Korrelation als zwischen O~-Mangel und Lactat-Pyruvat-Quotient. Isoliert per]undierte Leber. Das Modell der isolierten und h~imoglobinfrei-perfundierten Rattenleber konnte dutch Erh6hung des colloidosmotisehen~Druekes im Perfusionsmedium

fluB der Testreizparameter auf Amplitude und Form des E R G (Elektroretinogramm) wurde quantitativ untersucht und dabei eine Funkfion gefunden, die als ,,Aussteuerungskurve" der Retina betrachtet wurde. In jfingster Zeit konnte fi~r diese Funkfion ein mathematisches Modell entwiekelt werden, das unter Einsatz eines Digitalrechners eine optimale Auswertung der Versuche und Modellrechnungen erlaubt. I m dunkeladaptierten Zustand betr~gt der,,quasilineare" Aussteuerungsbereich der Retina etwas mebr als zwei Zehnerpotenzen. Die Anwendung dieser Ergebnisse auf die Untersuchung des Verhaltens der Retina auf Doppelreiz- und Flimmerbelichtung erlaubte, den sogenannten ,,non-flickering-Part" des FlimmerE R G Ms Folge eines Adaptationsprozesses zu interpretieren. Zur Untersuchung von Blendungsphaenomenen wurde eine Analogrechenschaltung eutwickelt, mit der die raschablaufende Phase der Readaptation nach Blendung am E R G untersucht werden kann. Der Verlauf der Readaptationskurven /indert

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Max-Planck-Gesellschaft 1968-1969

sich systematisch in AbhAngigkeit yon Intensit~t und Dauer des Blendreizes. Dabei scheint ffir den Blendreiz das BunseliRoscoesehe Gesetz ( I x t = colist) nicht zu gelten. In Zusammenarbeit mit der Uiiiversitiitsaugenklinik Mfinster wurde die Prt~hphase der Chiliin-Intoxikafion der Retina untersucht und festgestellt, dab der primi~re Angriffspunkt des Giftes an der Grenze zwisehen Pigmentepithel,und SehzellenauBengliedern liegt, eilie spezifische Wirkung im tgRG zeigt (e-Wellenumkehr) und bei rechtzeitiger Detoxikation (DnrehblutungserhShnlig) ein dauernder (SekundAr-) Schaden wahrscheinlich vermiedeli werdeli kann. Bei Untersnchungeli zur Tabak-Amblyopie (Nikotinwirknng) konnte gezeigt werden, dab die Sch~digulig der Retina offenbar fiber die Gef~Btoxizit~it des Nikotilis zustalide kommt. Eine unmittelbare Wirkung des Nikotins auf die Sehelemente lieB sich im E R G nicht nachweisen.

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Verl~131ichkeit lieferte, fanden wir bereits zur Zeit des Berufseintritts bei den Berufsgruppen eilie relativ klar differenzierte Interessenstruktur, die sieh in der Folgezeit nieht mehr wesentlich verschiebt. Die Analyse voli 50 Variablen des Waehstums ulid der kOrperlichen Leistungsfiihigkeit stfitzte bisher weder die Hypothese, dab Volksschulabg~nger ihren Beruf gem~a ihrer k6rperlichen Konstitution w~hlen, noch wurde bisher gefunden, dab sich berufstypische Leistungsprofile im Verlauf der Ausbildung entwiekeln.

Max-Planck-Institut fiir Heidelberg-K6nigstuhl

Astronomie,

Direktor: Prof. Dr. HANS ELSASSER. Wissenschaftlich Arbeitende: stAndig 4, IIichtst~ndig 5. Austgndische Gitste t. - Ver6ffentlichtungen s. Jahrbuch MPG 1969, 24t. -

Arbeitsgruppe Arbeitsphysiologie I I I (experimentelle Lernforschung) (Dr. CI~RISTOI'I~ WAGNER) I m Rahmen der experimentelleli Lernforschung wurden Untersuehungen zur experimentellen Musikpgdagogik ausgeffihrt. F fir die Bewertung sp~terer Lernversuche wurden Messuligen der rhythmisehen Priizision im Spiel yon hochqualifizierten Berufspialiisten vorgenommen. Die Ergebnisse waren: Das subjektive Urteil der Versuchspersonen fiber VerAiidernngen i h r e r Leistung stimmt vielfach nicht mit dem objektiven Befund fiberein. - - Rhythmische Pri~zision bei periodisch wiederkehrenden Tonfolgen scheilit nicht nnr in einer besfimmten Streugrenze, sondern auch in der Gleichf6rmigkeit der AbweichungsbetrAge i.S. eines Zeifintervall-Musters zum Ausdruck zu kommeli. - - An H a n d elementarer Fingerfibungen lieB sich zeigen, dab die Gestalt der Zeifintervall-Mnster yon dem B a u d e r Hand beeinflul3t wird. - - Die Streuulig der Zeitintervalle n i m m t mit abliehmender AnschlagstArke zu und umgekehrt. - - Die Streuung der Zeitintervalle ist yon der Aiischlagfrequenz abh~kngig, wobei sich ein Optimum der Pri~zisioli im mittlereli Tempo (6--9 Anschl~ge/s) finder. - - Zur Ausbildung yon Zeitintervall-Mustern als Ausdruck eilier Automatisierung der beteiligten Bewegungsvorg~inge ist oftenbar eine bestimmte Mindestablaufgeschwindigkeit des Vorgangs (ira Skalenspiel nicht unter 4 - - 6 Anschl~ge/s) erIorderlich. Es wurde eine Anordnung elitwickelt, die es durch den AnschluB des Versuchsilistrumelits an eine ProzeBrechenanlage erlaubt, die lVieBwerte bzw. daraus errechnete Kenngr6gen auf einem Sichtger~t darzustellen, und die damit erstmalig dem Ausffihrendeli wahrend des Spielens eine objekfive und unmittelbare Kontrolle seiner Leistulig ermSglieht.

A rbeitsgruppe A rbeitsphysiologie I V (Psychologie) (Prof. Dr. Dr. Josm~H RIJTENFRANZ) I m Rahmen der Untersuehuligeli am Melisch-Maschine-System wurde bei akustischen Vigilamexperimenten ermittelt, dab sich die Entdeckuligsleistung kritischer Sigliale verbessert, wenn eine beschr~iikte Zahl zus~tzlicher Signale eingeffihrt wird, die yon den kritischen Signalen leicht zu unterseheideli und mit gleicher Reaktion wie letztere zu beantworten sind. Auf der Effektorseite ergaben Studien fiber das Erlernen sensumotorlscher Fertigkeiten, dab bei ungfnstigen IYbnngsIormen in den ersten Lernabschnitteli (massiertes Lerlieli ulid uligfinstige K6rperhaltung) die Leistung auch in den IIachfolgenden 13buligsabschnitten mit optimalen Bedingungeli hinter der Leistung yon optimal angelernten Vergleichsgruppen zurfickblieb. Die Lerngeschwindigkeit bei Steuertiifigkeiten lieB sieh signifikant erh6heli, wenn man w~ihrend des Lernens st~ndig Informatiolien fiber den Lernfortschritt vermittelte. Erhebungen in der Industrie ergabeli, dab nur in wenigen Betrieben wisselisehaftlieh fulidierte Methoden bei der Anlernung praktiziert werden, obwohl Lernprozesse in den Betrieben wie im Berufsleben des Einzelneli immer mehr an Bedeutung gewinnen. Die Auswerfung der 3 Jahre dauernden Liingssch,nittuntersuchung an 600 m~nnlichen erwerbstgtigeli Jugendlicheli und Sehfilern brachte erste Teilergebnisse: tEs land sich eilie unterschiedlich deutliehe Entwicklung der motorischen Leislungs~iihigkeit in dell einzelnen Berufsgruppen, die im Abstand yon einem Jahr die Loehstiffmontage des O'Connor-Tests dnrchffihrten. Mit einem yon nns entwickelten Fragebogen, der im AnschluB an eine Faktorenanalyse der Eilizelfragen 1 t Interessenkategorien mit brauchbarer Homogenit~t, TrelinsehArfe und

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Das Institut begann seine Tiitigkeit im Januar 1969.

Sichtuntersuchungen ira Mittetmeerraum. Das Parnon-Gebirge (Peloponnes) und die Sierra de Gador (SfidosLspanien) wnrdeli mit astronolnischeli Seeing- nlid t~xtink-tiolismessuligen auf ihre Eignnng als Stalidorte der geplanten Mittelmeersternwarte untersucht. In Spaliien ist dabei mit einer Gruppe franz6sischer Astronomen znsammengearbeitet worden. Diese Untersuchuligeli begannen bereits vor Grfindung des Instituts, fi~r beide Gegenden lagen Ende t969 Daten yon etwa 2 Jahren vor. Die wichtigsten Befunde sind: W~hrend sich aufgrund yon Wetterkarten und Satellitenanfliahmen ffir einen Zeitraum yon mehreren Jahren kein signifikaliter Unterschied in der j~Lhrlichen Zahl klarer N~chte zwischen Sfldgrieehenland und Sfidostspanien zeigt, ergaben die ]3ew61kuligsbeobaehtungen an Off und Stelle, dab in Spanien mit ca. 20 % mehr NAehten gerechnet werdeli kann als nach den Wetterkarten, w~hrend in Griechenland unsere ]3eobaehtuligen mit den Wetterkarten praktisctl fibereinstimmen. Das dfirfte darauf zurfickzuffihren sein, dab in Spanien Kfstenbew61kung, deren obere Grenze 6tiers nliterhalb Statiolish6he bleibt, in den Wetterkarten und Satellitenbildern erfaBt ist. ]3eim Seeing (Richtungsschwankungeli des Sternliehtes) silid wesentliche Uiiterschiede zwischeli Griechenlalid und Spanieli nieht zu verbfirgen. In beideli Gegenden ist w~hrend der heiBen Zeit mit Dunst oberhMb yon 2000 m fiber N.N. zu rechnen. Da die Zahl der Beobachtuligsli~ehte im ~u in Spanien gr6ger ist als in Griechenland, sind in Spaliieli mehr dunstfreie N~chte pro Jahr zu erwarten. - - Der FachSeirat des Instituts hat sieh unter ]3erficksiehtigung dieser Resultare daffir ausgesproehen, die Mittelmeersternwarte in der spanischen Provinz Almeria zu errichteli.

Die Teleskope mit 2,2 und 3,5 m OlJnung. I m Mai 1969 wurde mit dem Jenner Glaswerk Schott u. Gen., Mainz, ein Lieferuligsvertrag ffir die Spiegelroblinge der beiden 2,2 m-Teleskope und des 3,5 m-Teleskops abgeschlossen. Sie werden aus Zerodur hergestellt. - - Nach l~ngereli Verhandlnligen kolinte im August 1969 das erste 2,2m-Teleskop bei C. Zeiss, Oberkochen, in Anftrag gegebeli werden. Das optische System wird der strengeli Ritehey-Chrgtieli-L6sung entsprechen; mit e i n e m 2-1insigen Korrektor liigt sich das nutzbare Feld merklich vergr6Bern. Das Teleskop wird eine Gabelmontierung haben. In der Coudg-Aiiordnung t r i t t das Liehtbfilidel polw~rts aus dem Tnbus nnd wird danach durch einen Spiegel in die Vertikale umgelenkt. Ffir die Steuerung des Teleskops ist ein ProzeBreehner vorgesehen. - - Ffir das 3,5 m-Teleskop ist mit C. Zeiss, Oberkoehen, eili Vertrag fiber eine Projektstudie abgesehlossen worden. Sie soll bis Mitre 1970 Iertig sein und Vorsehl~ge ffir das optisehe System, Montierung und Steuerung sowie eine Durehffihrungsplanung und Kostelisch~Ltznngeli enthalten.

Ballonteleskop. Der erste Erprobungsflng eilier stabilisierten BaUongondel, die zur ~r yon Naehthimrnelshelligkeiten in der Stratosphere oberhalb yon 30 km gebaut wurde, konnte im September t969 yon einer mobilen Startbasis der Universit~t Kiel in Meppen/Emsland gestartet werdeli. Das Gergt landete nach 21/2stfndigem Plug unbeseh~digt bei Verden/ Aller. Magellansche Wolken. Die Answertung yon Fl~chen- und Einzelsterli-Polarisationsmessnngen an beideli Wolkeli deutet die Existeliz eines groBrAumig geordneteli Magnetfeldes all, in das beide Sternsysteme eingebettet zu seili scheilien.

582 Forschungsstelle

Max-Planck-Gesellschaft t968--1969 ffir B i o a k u s t i k

in der Max-Planck-Gesellschaft, Tfibingen Leiter: Prof. Dr. ALBRECHT FABER. - - ~ATissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 2, nichtstAndig I. - - VerSffentliehungen s. Jahrbuch MPG 1968, t97. Lauterzeugende Bewegungsmechanismen bei Insekten konnten vor allem dutch Hochfrequenzkinematographie in ihrem komplizierten Verlauf untersucht werden. So war es m6glich, die verschiedenen Phasen yon WerbegesAngen, deren wunderbar differenzierter, streng gesetzmAgiger, bei jeder Spezies andersarfiger Verlaui bei bestimmten Orthopteren-Gruppen schon frtiher herausgesteUt worden war, nAher zu beschreiben und in Einzelheiten aufzuklAren. Als Einzelergebnis sei herausgegriffen, dab bei gewissen hAufigen holarktischen Acridiiden BewegungsablAufe, die Mlgemein als einheitlich verlaufend angesetlen wurden, aus der 13berlagerung einer Hauptbewegung mit ldeineren Bewegungen yon h6herer Frequenz entstehen. Diese Komplexheit der Bewegung finder sich nut bei ~uBerungen bestimmter Funktionskreise. Bei NuBerungen anderer Funktionen liegen schliehte Bewegungen ohne Hinzutreten weiterer Komponenten vor. Daraus ergibt sich ffir die Phylogenie, ffir die Fragen nach den urspriinglichsten Grundformen der gesamten akustischen AusdrucksphAnomene, ein verAndertes Bild, das nun verspricht, die GrundplAne dieser motorischen Koordinationen physiologisch, ethologisch und aus ihren phylogenetischen Wurzelformen verstehen zu lassen. Es ist anzunehmen, dab bei dem herausgegriffenen Beispiel die beiden Bewegungskomponenten urspriinglich zwei ethologisch und physiologisch verschiedenen Grundformen angeh6ren, die erst im Verlauf der stammesgeschichtlichen HSherdifferenzierung zu komplizierteren Bewegungsmechanismen verschmolzen sind. Ein anMytisches GesamtverstAndnis der vielfAltigen, komplexen Bewegungsmuster und der zu ihnen fiihrenden phylogenetischen Linien setzt voraus, dab eine grSBere Anzahl yon Spezies und Gattungen mit speziMisierten Methoden in Mien ihren Ausdrucksformen untersucht wird. Da gewisseAuBerungsformen yon besonderer Wichtigkeit verhAltnismAgig selten und mit viel zu kurzer Dauer in unberechenbarer Weise vorkommen, wurden, um ein gesteigertes Auftreten dieser Vorgauge zu erreichen, spezielle Methoden zum Aufbau kfinstlicher Reize und Situationen entwickelt. I m R a h m e n der Vererbungsversuche gelangen Rt~ckkreuzungen bei Acridiiden (Orthoptera). Die ornithologischen Arbeiten wurden namenflich auf dem Gebiet der RivMen- und WerbeAugerungen erweitert. Bei Jt~ngv6geln warden Untersuchungen an dem im Ultraschallbereich liegenden Anteil yon LautAul3erungen durchgeffihrt.

Max-Planck-Institut ffir Biochemie, Miinchen Direktor: Prof. Dr. ADOLF BUTENANDT. - - Stellv. Direktor: Prof. Dr. HEINZ DANNENBERG. - - Weitere Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. GERHARDBRAUNITZER,Prof. Dr. Dr. PETER HANS HOFSCHNEIDER, Prof. Dr. Dr. GERHARD RUHENSTROTHBAUER, Prof. Dr. WOLFRAMZILLIG. -- Ausw~rtige Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. PETER KARLSON, Marburg; Prof. Dr. JOHN KENDREW, Cambridge (England); Prof. Dr. MAX PERUTZ, Cambridge (England). - - Wissenschaftlich Arbeitende : stAndig 34, nichtstAndig 57. AuslAndische G~iste 15. - - V e r 6 f f e n t lichungen s. Jahrbuch MPG 1968, t89; 1969, 242.

Arbeitsgruppe BRAUNITZER Primiirstruktur yon Proteinen. I m R a h m e n der vergleichenden Untersuchungen an H/imoglobinen verschiedener Arten wurde die Konstitution der HAmoglobine des Flugneunauges (eines primitiven V e r t e b r a t e n ) u n d yon Chironomus thummi (einem Insekt) ermittelt. Die Primgrstruktur des H~moglobins des FIugneunauges unterscheidet sich yon der der menschlichen ~-Ketten im Mittel durch 0,88, die des InsektenhAmoglobins durch 1,22 Mutafionen je Codon; auger einem zusAtzlichen N-terminalen Schwanz wird C-terminM eine Deletion yon t0AminosAuren gefunden; dies ergibf einen signifikanten Unterschied in der Terti~rstruktur. Am HAmoglobin des Chifonomus lieBen sich chromatographisch zun~chst 12, bei weiterer Analyse insgesamt ca. 50 verschiedene Hiimoglobine nachweisen. Bei einer der Komponenten wurde eine Variation des Hgmkomplexes aufgefunden : Die 6. IZoordinationssfelle ist

Naturwissensehaflen

um eine Windung in der Helix verschoben (yon E 7 zu E l l ) ; anstelle yon Histidin (bei Vertebraten) wird hier Isoleucin gefunden (S. BRAIG, G. BUSE, H. CONRAD, G. FRANK, M. FUJIKI, H. P. KLEY, F. KRUG, J. MUSIL, H. NEUWIRTH, U. PLAGENS, S. SiLz).

Arbeitsgvuppe D A N N E N B E R G Zur Analyse der ,,neutralen Spurenlipoide" aus Rinder- und Kaninchengehirn wurde ein Trennungsgang entwickelt. Dabei lieB sich eine Kohlenwasserstoff-Fraktion isolieren, in d e r m i t Hilfe der gekoppelten Gaschromatographie-Massenspektrometrie das Vorkommen einer homologen Reihe yon n-Alkanen (Cls--C~a) nachgewiesen werden konnte (H. DANNENBERG, R. RICHTER). Bei Stezoiden wurde der EinfluS yon Substituenten in 3und 6-Stellung auf den Verlauf der ,,Dienon-Phenol"-Umlagerung yon 1,4-Dien-Steroiden zu Ring A-aromafischen Verbindungen untersucht. Besonders hervorzuheben ist, dab anMoge 3-Imino-Verbindungen den gleichen Umlagerungstyp wie die 3-Keto-l,4-Dien-steroide in Trifluoracetanhydrid liefern; in diesem Fall entstehen Derivate yon l-Amino-4-methyl-aromatischen Steroiden (H. DANNENBERG, TH. WOLFF). Tar vergleichende Untersuchungen der Pharmakokinetik des krebserzeugenden trans-4-Dimethylamino-stilbens und der unwirksamen Vergleichssubstanzen cis-4-Dimethylaminostilben und 4-Dimethylaminobibenzyl bei der R a t t e wurde ein radiogaschromatographisches Analysenverfahren ausgearbeitet. Bei einer spezifischen AktivitAt der aH-markierten Ausgangssubstanzen yon t mC/mg und einer Dosis yon I mg lassen sich nach oraler Applikation noch 10-" ~xg eines Metaboliten (l 0-4 % der Dosis) bestimmen. Untersucht wurden bisher Leber, Niere, Blur, GAle sowie H a m und Faeces. Der Stoffwechsel der drei Verbindungen unterscheidet sich qualitativ nicht, es treten aber zwischen der wirksamen und den unwirksamen Verbindungen quantitativ zum Tell erhebliche Unterschiede auf, deren Bedeutung noch nicht geM~.rt ist (H.-G. NEIJMANN, M. METZLER, H. RJOSE, H. GROTH). - - Die in Zusammenarbeit mit H. MARQUARDT ulld F. K. ZIMMERMANN (Forstbotanisches Inst. der Univ. Freiburg) durchgeftihrte Prfifung von krebserzeugenden Aminen der Fluoren- und trans-StilbenReihe im Test auf mitotische Genkonversion an der Hefe Saccheromyces cerevisiae h a t eine Differenzierung zwischen den verschiedenen Aktivierungsformen ergeben: Praecancerogene (z. B. 2-Acetaminofluoren = AAF) unwirksam, proxhnale Cancerogene (z.B. N-Hydroxy-AAF) schwach wirksam und potentielle ultimMe Cancerogene (z. B. N-Acetoxy-AAF) stark wirksam (H. DANNENBERG, H . - G . NEUMANN, M. METZLER, A. BODENBERGER).- - Gemeinsam mit CH. HUGGINS (Ben May Laboratory for Cancer Research, Chicago) lieg sich zeigen, dab die krebserzeugende Wirksamkeit der Amino-phenanthrene weitgehend unabhAngig yon der Stelhing der Aminogruppe am Phenanthrengeriist ist (H. D A N N E N B E R G ) . Bei den Untersuchungen zum chemisehen und morphologische~ Au[bau yon Chromosomen h6herer Organismen gait das besondere Interesse den in der Literatur hAufig erwAhnten sog. ,,Nicht-Histonproteinen". Ihre Anwesenheit in Kalbsthymuschromatin konnte nicht bestAtigt werden; mit Hilfe der Diskelektrophorese liel3en sich hier nur Histone nachweisen. Eine Behandlung des Chromatins mit MinerMsAuren, wie sie hAufig beschrieben wird, ffihrt zu Proteinen mit neutraler bzw. saurer AminosAurebilanz, die jedoch Ms ArtefaMe anzusprechen sind. - - Zur Untersuchung der Proteine aus Riesenchromosomen yon Drosophila hydei wurde ein neues analytisches Trennverfahren ffir Histone mittels Cellogenelektrophorese entwickelt. - - Bei elektronenmikroskopischen Untersuchungen yon Kalbsthymuschromatin wurden Partikel gefunden, die als Chromomere bzw. Substrukturen der Chromosomen gedeutet werden k6nnen; aus ihnen entwickeln sich beim sukzessiven Entfernen der Histone DNA-Schlaufen -- Ahnlieh dem PhAnomen der Puffbildung in Chromosomen (J. SONNENBICHLER, G. W . BORNKAMM, P. NOBIS, F. MACHICAO). Das abnormMe Reduktionsverhalten der natfirlich vorkommenden Phenoxazonfarbstoffe, der Ommochrome, - - bathochrome Verschiebung der langwelligen Absorptionsbande bei Reduktion zu den anlogen Phenoxazinen - - wurde bei Modellverbindungen gut das wesentliche Strukturelement zurfickgeffihrt: es wird bei allen 3-Amino- und 3-Hydroxy-4-acetyl-phenoxazonen beobachtet. Substituenten im aromafischen Kern der Phenoxazine k6nnen den Effek-t verstArken. Die bathochrome Verschiebung ist charakteristisch fi~r das ebene Resonanzsystem des Phenoxazins, das durch eine dil0olare Struktur zwischen d e m Phenoxazinstickst0ff bzw. der 3-Amino

5,7. Jg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft 1968--t969

Hydroxygruppe und der 4-Ketocarbonylgruppe erm6glicht wird. - - Derartige polare Formen liegen auch bei analogen Amino-benzochinonen-(i.4) vor. - - Neue Methoden wurden entwickelt ftir die Darstellung nahezu beliebig substituierter Triphendioxazine, fiir Derivate des Heterocyclus Indazochinon und ffir Amino-benzochinone-(l.4) aus entsprechenden Hydrochinonen. An D- und mO-martderten Chinonen wurden massenspektrometrische Fragmentierungen studiert (W. SCHX~ER, H. SCHLUDE, A. AGUADO, U. SEZER). Fiir Stoffwechseluntersuchungen wurden die mit den 5-Hydroxy-Derivaten des Tryptophans, des Tryptamins und der Indolyl-3-essigsAure isosteren 7-Hydroxy-Derivate des /L (Naphthyl-l)-alanins, des fl-(Naphthyl-l)-~thylamins und der (Naphthyl-l)-essigEsure synthetisiert (H. G. SCHLOSSBEI~GER).

Arbeitsgruppe HOFSCHNEIDER I m Rahmen der Untersuchungen zur Replikation der ei~stri~ngigen Bakteriophagen q~X t 74 und M 13 (beide DNA) sowie M 12 (RNA) wurde ein vereinfachtes Pri~parationsverfahren entwickelt, das durch Verz6gerung der Lyse der infizierten Wirtsbakterien und durch ein neuartiges chromatographisches Verfahren die Gewinnung grof3er Phagenmengen in kurzer Zeit erlaubt. - - Erstmals wurde eine Mutante yon # X ~74 isoliert, die das Ph~nomen der wirtskontrollierten Modifikation zeigt und ffir das Studium der DNA-Replikation geeignet ist. - Durch Verwendung der Zonalzentrifugation gelang es, die doppelstrgngige replikative DNA-Form (RF) des Phagen M 13 in gr613erer Menge rein darzustelleli; sie t r i t t nieht nur als Monomer, sondern auch als Dimer und Concatenat auf. Mit Hilfe der isolierten R F wurde naehgewiesen, dab wAhrend der Replikation des Phagen Boten-RNA-Molekfile gebfldet werden, die die gleiche Gr6Be besitzen wie die Phagen-DNA; danach k6nnen im Verlauf der phagenspezifischen Proteinbiosynthese alle Gene des Phagen in einem Zug transkribiert werden. - Bet Untersuchungen fiber die replikative Intermediiirform (RI) der RNA des Phagen M t 2 wurde festgestellt, dab fiber 90 % der Molekfile in ether Form vorliegen, welche f fir eine semiconservative Replikation der einstriingigen NachkommenRNA sprechen. Es wurde unterslicht, auf welche Weise der virulente Bakteriophage T4 die M12-Phagen-Replikation h e m m t : Obwohl M 12-spezifische Polysomen gebildet werden kSnnen, k o m m t die M12-spezifische Proteinsyn• ificht in Gang. Man muB daher annehmen, da~ T4 die Boten-RNAFunktion der M t 2-RNAin noch unbekannter Weise blockiert. - In Fortftihrung yon Studien mit E. ~ELLENBERGER, Gent, wurde die Morphopoese des T4-Phagelikopfes untersucht. Die Morphopoese des normalen Capsides ist offensichtlich im Gegensatz zu aberranten Strukturen abh~ingig yon ether gleichzeitigen DNA-Synthese. - - Eine Zusammenarbeit mit S . H. MARTIN, Darmstadt, diente der elektronenmikroskopJschen Auftd~rung der Integumente yon Proteus mirabilis-LFormen. Die Sphgroplast-L-Formen besitzen im Gegensatz zu den Protoplast-L-Formen Reste der Zellwand; deren Lipopolysaccharid-Anteil reicht bereits aus, um elektronenoptisch das Bild einer ,, unit membrane" abzugeben (H. H. GSCHWENDER, R. JAENISCH, E. JACOB, B. SCHNEGG, P . W . KOHL, B. FRANCKE, S. HATTMAN).

Arbeitsgruppe REMBOLD Bet den Untersuchungen zur Determination der weiblichen Kasten der Honigbiene konnte das im Weiselzellenfuttersaft enthaltene stoffliche Prinzip, das eine weibtiche Bienenlarve zur K6nigin determiniert, etwa 100000-faeh angereichert wetden. Eine qualitativ gleiche Wirkung im Bienentest besitzt eine aus Seidenspinuern gewonuene Fraktion. Als Folge der Determination zur Arbeiterin bzw. zur K6nigin linden sich wAhrend der weiterei1 Entwicklung der beiden weiblichen Kasten auBer in der Morphogenese auch Unterschiede im Stoffwechseh iNebeli den schon frfiher beobachteten Unterschieden im Cytochrom C - - Cytoehrom-Oxyduse-System besitzt die K6niginnenlarve im Gegensatz zur Arbeiterinnenlarve weder einen Glykogeli- noch einen F e t t v o r r a t ; die Me~abolitspiegel in beiden IZasten sind jedoch gleich. Aus Arbeiterinnenpuppen wurde eine Proteinfraktion isoliert, die nach der immunehemischen Analyse eine ffir Arbeiterinnen spezifische, quantitative Entwicklungsabh~ingigkeit zeigt; mit einem fluoreszierenden Antik6rper konnte dieses Protein histologisch in Oenocyten, Fettk6rperzellen und in der Puppenkutikula lokalisiert werden. Die Aktivitlit der t-RNA-Methyltransferasen ist bet der t~6niginnenkaste in allen Entwicklungsstadien geringer als bet den Arbeiterinnen. - - Im Zusammen-

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hang mit den Arbeiten fiber die biologische FunMion der Pterine wurde der Stoffwechsel hydrierter Pterin-Cofaktoren in der R a t t e untersucht. Nach intraperitonealer Injektion yon Tetrahydroneopterin wird Biopterin in bemerkenswerter Menge im Harn ausgeschieden. I m Verlauf dieses erstmals bet einem SAuger gezeigten Biosyntheseschrittes werden die C-Atome 2 und 3 der Neopterinseitenkette abgespalten und durch einen anderen C2-K6rper ersetzt. Bet der Analyse der beim in-vitro Abbau der Pterin-Cofaktoren erfolgenden Hydroxylierung in Position 6 des Pterin-Skeletts, die zum 6-Hydroxy-lumazin

bzw. z u m Xanthopterin ffihrt,lieBen sich folgende Dihydropteridine, da sie yon der Xanthinoxydase nicht angegriffen werden, als Zwischenprodukte ausschlieBen: 7,8-Dihydropterin sowie die chinoiden Formen yon Dihydroneopterin, Dihydropterin und Dihydrolumazin (CH. CZOI'PELT, J. EDEE, H. GRAF, W. GUTENSOHN,G. HANSER,H. HENSCHEL, M. OSANAI, P. SUDERSHAN). Arbeitsgruppe RUHENSTROTn-BAUER Bet der Untersuehung der cytotoxischen und eleMrokinetischen Wirkungen des Humanserums au[ kernhattige Zetlen, konnten in Humanseren komplementabhangige, cytotoxische Antik6rper gegen Yoshida-Hepatom-Asciteszellen (IgM) und L-Zellen in unterschiedlichen Konzentrationen nachgewiesen werden. Inkubatioli devitalisierter Si~ugerzellen, z.B. menschlicher Leberzellen und Leukocyten, mit Humanserum ffihrt auch im autologen System zu ether uuspezifischen Beladung der Zellen mit bestimmten IgG-Globulinen und dadurch u.a. zu einer Verminderung der elektrophoretischen Beweglichkeit (H. v. BOEHMER, R. BAYER, V. GLADIGAU). - - Die bet der WArmeinkubation yon Serum auftretende Hemmung der Bintk6rperchensenkung wird allein durch das enzymatisch freifesetzte Lysolecithin verursacht. Die Senkung kann jedoch aueh durch andere Stoffe, wie z.B. Fettsi~uren oder Butazolidin, gehemmt werden. In jedem Fall wird die Senkungshemmung dutch eine Reaktion dieser Substanzen mit der Erythrocytenoberflgehe verursacht (F. ADLKOFER, G. BIRICHOFER, E. ANCKER). - - Ein Erythrocyten-lysierender Faktor aus Milzhomogenat wurde als strukturgebundenes Lipid erkannt, das nach Abl6sung yon der Struktur angereichert werden konnte (W. SCHIEBEL). - - Die Esteraseaktivit~it bet verschiedenen pH-Werten, der ProteingehaIt und die Gr6Be yon Milz- und Leberzellen ganzk6rperbestrahlter R a t t e n weisen gegenfiber unbestrahlten Tieren charakteristische Vergnderungen auf; u.a. kommt es dabei zu einem scheinbaren Anstieg der Esteraseaktivit~t je mg Protein, der durch einen Verinst vorwiegend nicht esteraseaktiver Proteine bedingt ist (G. VALET).- - Ein basisches Protein aus Rinderseminalplasma, das die Membranladung yon Spermien beeinflul3t, wurde isoliert und charakterislert (J. A. FOREESTER). - - Im Rahmen von Untersuchungen zur Aussagekraft physikalischer Kreislauf-Mel3methoden wurden die Grenzen des ]Korotkoff-MeBverfahrens zur unblutigen Bestimmung des Blutdrucks ermittelt und die Verwendbarkeit der DehnungsmeBstreifenPlethysmographie ffir die Messung der arteriellen Durchblutung und der ven6sen KapaziGit am Menschen und an wachen Versuchstieren nachgewiesen. Mit modifizierten Coulter-Kapillaren und mit elektronischen Mitteln gelang es, die apparativ bedingte Rechtsschiefe der Volumenverteilungskurven yon Blutzellen zu beseitigen (J. GUTMANN, V. KACHEL, H. METZGER, J. KROTZ, G. BRUNDL).

Arbeitsgruppe ZILLIG DNA-abhdingige RNA-Polymerase aus E. coli kann nach einem neuen Verfahren in groBem MaBstab (400 mg je kg Bakterienfeuchtgewicht) dargestellt werden. Untersuchungen zur Struktur des Enzyms sowie zu seiner komplexen Funktion bet Initiation, Synthese und Termination fiihrten zu folgenden Ergebnissen: Das E n z y m lABt sich auf verschiedene Weise in seine Untereinheiten zerlegen; die Bruttoformel lautet flt_fl_ ~ - a . Es binder fiber die Untereinheit fl' an spezifische Bindungsorte seiner natfirlichen Matrize (doppelstr~,ngige DNA). Die Untereinheit/~ fibt eine noch nicht voilkommen verstandene Funktion in der Initiation aus. Sie enthiilt offenbar den Bindungsort fiir den spezifischen Transcriptions-Hemmstoff Rifamycin. Die Untereinheit a katalysiert einen Initiationsschritt, in dessen Verlauf oberhalb ether definierten Temperaturschwelle die Konformation des gebundenen Enzyms und der DNA am Bindungsort gMindert wird. E r liiBt sich am einfachsteli als eine lokale Strangtrennung deuten. Da nicht alle Bindungsorte fiir einen bestimmten a-Faktor auch gleich-

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Max-Planck- Gesellschaft ~968--~969

zeitig Initiationsorte sind, besitzt a wie fl' eine auf bestimmte DNA-Strukturen ausgerichtete Spezifit~t. - - Mechanismen der Regulation der Transcription wurden am Modell yon mit dem Bakteriophagen T4 infizierten E. coti-Zellen untersucht. Unmittelbar nach Infektion wird die RNA-Polymerase des "vVirts ,,alteriert". Diese Reaktion ffihrt zu einer Inaktivierung des gr6Bten Teils des Wirts-a-Faktors. Als Foige k o m m t es zur praktisch momentanen Abschaltung der Transcription des Wirtsgenoms. I n einem zweiten ProzeB wird das BasalE n z y m des Wirts chemiseh modifiziert. Vermutiich spielt dieser Vorgang fflr die Anschaltung der Transcription der spgten Phagen-Gene eine Rolle (A. HEIL, P. PALM, D. RABUSSAY,

M. SCHACHNER,W. SEIFERT, V. S. SETHI, K. ZECHEL, W. ZILLIG).

Max-Planck-Institut ffir Biologie, Tiibingen Gesch~Lftsft~hrender Direktor: Prof. Dr. ULF HENNIN~. - Direktoren a m Institut: Prof. Dr. W O L F G A N G BEERMANN, Prof. Dr. GEORG 1V[ELCHERS. - - Weiteres Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. ALFRED KOHN (~ 22. I~. 1968).--Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 204; 1969, 246.

Abteilung Beermann Direktor: Prof. Dr. WOLFGANG BEERMANN.- Wissenschaftlieh Arbeitende: st~ndig 7, niehtst~ndig 4. Ausli~ndische G~ste 7.

Genetische Funhtionseinheiten in Riesenchromosomen Die Grundlage aller funktionell orientierten Arbeiten an l~iesenchromosomen ist die Ana3yse der morphologischen Gliederung. Es wurde deshalb versucht, das Querscheibenmuster des X-Chromosoms yon Drosophila metanogaster elektronenmikroskopisch genauer ats bisher darzustellen (SoRsA, BERENDES). Die Chromosomenkarte yon Bridges (t938) h a t sich im GroBen und Ganzen als richtig und vollst~ndig erwiesen. Sie muBte lediglich um einige dfinne Querscheiben erg~nzt werden. Andererseits liel3 sieh die Doppelnatur zahlreicher ,,doublets" elektronenoptisch nicht bestAtigen. Die t : f - B e z i e h u n g zwisehen Mendel-Faktoren und Querscheiben konnte auf dieser Grundlage weiter erh~rtet werden. Die Zuordnung ist in den Abschnitten 3 B und 3 C fast liickenlos m6glich (BEERMANN). -- Die cytogenetische Lokalisation bestimmter Protein-Cistrons bei Chironomus und die biochemische Analyse der Proteine wurden weitergeffihrt (GROSSBACH). Pfir die 6 bzw. 7 Speichelpolypeptide yon Camptochironomus-Larven wurde die Beziehung zu den Balbiani-Ringen des Chromosoms 4 weiter bekr~ftigt. Ill Tieren bestimmter genetischer Konstitution war die Ausbildung eines der Balbiani-Ringe v611ig unterdrt~ckt. Damit war stets das Fehlen einer bestimmten Sekretfraktion ill Drfisen dieser Tiere korreliert. - - I m Bereich der H~moglobingenetik yon Chironomus (TICHY) konnte die Lage yon zwei HAmoglobingenen im Chromosom 3 auf je etwa 20 Querscheiben eingeengt werden. Die unterschiedlichen Anzahlen yon Hgmoglobin-Fraktionen in verschiedenen Populationen yon Chironomus pallidivi#atus finden ill der Chromosomenstruktur keine sichtbare Parallele. Die Unterschiede mfissen deshalb zumindest teilweise Ms Folge wechseinder Aktivierung yon Hb-Genen verstanden werden. - Die Regulation des pulling yon Balbiani-Ringen war Gegenstand mehrerer Untersuchungen. F t i t t e r u n g mit ~berdosen bestimmter Zucker ftihrte zur Repression eines bestimmten Balbiani-Rings und zur Ausbildung eines neuen t3R in Chromosom 3 (BEERMANN). Alle Balbiani-R_inge bilden sieh Each Temperaturschocks zurfck, zeigen abet in der Erhoinngsphase eine l'3berproduktion yon l~_ibonukle0protein (YAMAMOTO). ~hnliches gilt ffir die Wirkung yon CO 2 (WY~NE). - Untersuchungen zur Natur und zur Verarbeitung der in den Balbiani-Ringen neu synthetisierten RNS mit Hilfe der Acrylamid-Microeleldcrophorese(PELLING) erhArten den SchluB, dab die 28 S-Komponente der ribosomalen RNS nach ihrer Enstehung im Nuldeolus in den Balbiani-Ringen n e d puffs spezifisch, wenn auch nut voriibergehend, gebunden wird. Als Kriterium daffir, dab es sich um ribosomale 28 S RNS handelt, wurde die Tatsache erkannt und benutzt, dab diese RNS oberhalb 40 ~ in t8 S-Fragmente zerf~llt. - - Hybridisierungsversuche mit ribosomaler l~ffS und DNS aus Speicheldrfisenkernen yon Drosophila hydei ergaben, dab S~ttigung schon bei 20--30% des Wertes erreicht wird, den man ffir die Gesamt-DNS aus adulten Tieren erh~lt. Offensichtlich macht der Nuldeolen-Bildungsort nicht alle Polyt~nisierungs-

Naturwissensehaflen

schritte mit (HENNIG). - - Auf der Suche nach Replikationseinheiten in Riesenchromosomen wurde iestgestellt, daB alle ,,spatreplizierenden" Orte interkalares Heteroehromatin darstellten. I m Abschnitt 3 C des X-Chromosoms yon Drosophila melanogaster wurden Lage und Ausdehnung des spgtreplizierenden Materials genau bestimmt: Das Material liegt im Bereich 3 C 5 (ARcos).

Struhtur- und Funhtion der Fertilitiitsgene im Y-Chromosom yon Drosophila Neue DNS/RNS-Hybridisierungsversuehe haben das Vorkommen yon Y-spezifischen RNS-Fraktionen noeh in postmeiotischen Zellen erwiesen, obgleieh die RNS-Synthese vor der Meiose eingestellt wird. Dieser Befund und die Beobachtung, daB die Hoden von X/Y/Y-M~.nnchen mehr Y-spezifische RNS enthalten als die von X/Y-Mannchen, sind weitere Argumente ffir die Beteiligung dieser RNS-Fraktionen an der Kontrolle der Spermiendifferenzierung. Es liegen aueh Hinweise daffir vor, dab in verschiedenen Bereichen des Y verschiedene RNS-Praktionen gebildet werden (HENNIG). - - Die elektronenoptischen Untersuchungen iiber die Spermiohistogenese in partiell Y-Defizienten-MAnnchen yon Drosophila hydei haben ergeben, dab jeder einzelne Fertilitgtslocus, wenn er eine Schleife bildet, den ffir X/O-Zellen charak-teristischen meiotischen Block aufhebt und als maximale Entwicklungsleistung die Bfldung aller wesentlichen Spermatidenorganellen zul~Bt. Nur ist, wie schon besehrieben, die geordnete Zusammenlagerung der Strukturelemente des Spermiums gest6rt. Es hat sieh gezeigt, daB zahlreiehe unspezifische Agenzien bzw. Faktoren, z.B. Hitzeschoek, Verletzung, R6ntgenbestrahlung, Ahnliche St6rungen in der Spermiogenese hervorrufen wie Y-Defizienzen (M~YER). Darfiberhinaus wurde die Bildung yon zwar geordneten, abet atypischen bzw. neuartigen cytoplasmafisehen Strukturen in Spermatozyten und Spermatiden beobachtet.

Molekulare Grundlagen der AMivierung des genetisehen Mate. rials in Siiugerlymphocyten (HAusEN, STEIN, PETERS) Frfiher wurde gezeigt, dal3 der Uridin-Einbau in die RNS yon Lymphocyten nach Zugabe yon Phytohgmagglutinin stark steigt und dab dies teilweise auf einer erh6hten UridinAufnahme beruht. Die nghere Analyse zeigt nun, dab dieser Effekt einmal auf einem Anstieg der AktivitAt der UridinKinase, zum anderen auf einer ErhShung der Permeabilit~t der Zellmembran flit Uridin beruht. Da der Membran-Transport in stimulierten und in Kontrollkulturen dell gleichen Kin-Weft aufweist, kann die der Erh6hung der PermeabilitAt zugrundeliegende VerAnderung der Membraneigenschaften nur quantitativer Natur sein. Dem entspricht, daB auch Glucose und Cholin in erh6htem MaB yon der Zelle aufgenommen werden. Die Membranver~nderung wird durch Cycloheximid nicht gehemmt. Da die genannten Effekte auf die UridinAufnahme die Erfassung m6glicher Effekte auf die RNSSynthese erschweren, wurden in vitro-Systeme zur direkten Bestimmung der RNS-Synthese-Kapazit~t des LymphocytenChromatins entwickelt. Gemessen wurde die Aktivit~t der chromatingebundenen und die der 16slichen RNS-Polymerase. Beide Enzymaktivit~Lten steigen nach der Stimulation um einen Faktor 2 an. U m zu untersuchen, ob der gefundene Effekt durch die Polymerase selbst oder durch im Rohextrakt enthaltene Kofaktoren bestimmt wird, muBte zuni~chst reine Polymerase gewonnei1 werden (STEIN). Dies gelang ebenso wie die Isolierung eines stimulierenden Faktors, der die Aktivit~kt der Polymerase, und zwar nur bei Benutzung yon nativer DNS als Matrize, in vitro bis auf das Zehnfache steigern kann. Der Faktor wirkt nur in Kombination mit Thymus-Polymerase, nicht mit Bakterien-Polymerase. Es handel* sich um ein Protein mit einem S-Wert yon etwa 3. Dabei wurde ein neues E n z y m entdeckt, das das bei Benutzung denaturierter DNS als Matrize entstehende Synthese-Produkt der RNS-Polymerase sofort wieder abbaut. Es wurde schlfissig bewiesen, dab es sich bier um eine neue Art yon Nuklease handelt, die RNS nur abbaut, wenn diese mit DNS hybridisiert ist (t~ibonu!dease H).

Repetitive Sequemen in der DNS hOherer Organismen (HENNIG, in Zusammenarbeit mit P. WALKER und M. BIRNSTIEL, Edinburgh). Renaturierungsstudien an der DNS einer Reihe yon nahe verwandteI1 M~usearten zeigen, dab das Renaturierungsverhalten ebenso wie die Verteilung der DNS im CsC1-Gradienten be-

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tr~chtlich variiert. Bei den 16 untersuchten Arten liegt der Gesamt-Anteil repetitiver Nukleotidsequenzen zwischen 15 und 30 % des Genoms. Obwohl DNS-Satelliten bzw. extrem schnell renaturierende DNS-Fraktionen nicht durchweg gefunden wurden, besteht der Verdaeht, dab hoehrepetitive Sequelizen zu einem geringen Prozentsatz in allen Genomen existiereli. Die Renaturierungskinetik schnell renaturierender DNS-Satelliten konnte spektrophotometrisch verfolgt werden. Es ergab sich, dab die ribosomalen Cistrons in der DNS yon Xenopus n u r eine geringe Heterogenitiit aufweisen. Aus der Renaturierungsgenetik der Satelliten-DNS der Hausmaus k a n n auf eine wesentiich geringere repetitive Sequenzl~nge (weniger als t00 Nuldeotide) geschlossen werden, als frfiher aligenommen wurde. Die Heterogenit~t der Basenfolge ist relativ grol3. Als Gast arbeitete Prof. ZARYBNICKY (Akdemie der Wissensehaften, Prag) an den physikalischen Ursachen der Inj ektion yon Phagen-DN S in Bakterien. Die Arbeitshypothese, nach welcher der illnere osmotische Druck ira Phagenkopf die AusstoBung der Phagen-DNS bewirkt, konnte experimentell gestfitzt werden. Bet T 2r-Phagen sinkt der kritische Druck, der zum Platzen des Phagenkopfes dureh osmotischell Sehock mit Glyzerin notwendig ist, erheblieh ab in schwachen Salz16sungen, weil d a m i t der innere Druck dureh teilweise Dissozfierung der DNA-Putrescin- und DNS-Spermidin-Komplexe steigt. Auch wurde gezeigt, dab T2r-DNA nicht in die Zelle oder durch isolierte Zellwiinde injiziert wird, wenn die Bedingungen ffir die Dissoziation der Putrescin- und SpermidinDNA-Komplexe nicht gegebell sind.

Abteilung Henning Direktor: Prof. Dr. ULF H E N N I N G . -- Wissenschaftlich Arbeitende: stEndig 4, nichtst~ndig 7. Ausl~ndische G~iste 3. Regulation der Synthese des Pyruvatdehydrogenase-Komplexes aus E. colt Der Verdacht, dab an dieser Regulation die Pyruvatdehydrogenase-Komponente des NLultienzymkomplexes beteiligt ist, lieg sieh erhgrten, so durch die H e m m u n g der Synthese des Komplexes d u t c h ,,Missense"-Mutationen im Pyruvatdehydrogenase-Gen. W i t zeigten zuvor, dab die katalytischen AktivitAten des Komplexes oder der Pyruvatdehydrogenase-Komponente ffir die I n d u k t i o n der Synthese des Komplexes nicht erforderlich sind. H e m m u n g der Synthese dureh ,,Missense"Mutationen (die Eiizymkomponente wird infolge AminosAureSubstitution in katalytisch inaktiver Form produziert) tmnn daher nicht am Ausfall der enzymatischen Aktivit~t liegen. Experimentell erschwerend ist, dab die genannten i e m m Effekte cis-dominant sind, d.h., in partiell diploiden St~Lmmen kann das Wildtyp-Allel in trans-Stellung die H e m m u n g der Synthese (z. B. infolge einer ,,Missense"-Mutation) nicht aufheben. Der Mechaliismus, in dem hier ein Strukturgeli-Prod u k t a n seiner eigenen Synthese beteiligt ist, war daher bisher nicht zu kliiren. Dieser yon der klassiseheli Operon-Theorie abweichende Regulationsmechanismus scheint kein SonderfM1 zu bleiben. Yon der Gruppe GOLDBERGER]Bethesda wurdeli Anhaltspunkte ffir einen analogen Fall beim Histidin-Operon in Salmonella gefunden. Kfirzlich konnte die Synthese des Komplexes konstitutiv erhalten werden (auch bet niederen Konzentrationen des Induktors P y r u v a t ist die Synthese voll induziert); es ist zu hoffen, dal3 die Analyse dieser Konstitutivit~t das Problem der L6sung nAher bringen wird (U. HENNING, G. DEPPE, B. HOEHN). Ffir die Reinigung des P y r u v a t dehydrogenase-Komplexes aus E. coli in gr6~erem MaBstab wurde ein neues Verfahren entwickelt, das die Isolierulig des Komplexes im wesentlichen in 3 Schritten erlaubt (O. VOGEL,

H. WIED, U.

HENNING).

Malatdehydrogenase yon E. coli Arbeiten anderer Autoren b a t t e n ergeben, dab dieses E n z y m in Membran-gebundener Form v o r k o m m t und dab zwei Malatdehydrogenasen (eine ffir den aeroben, eine ffir den anaeroben Stoffwechsel) existierell. Das E n z y m wurde im Zusammenhang m i t Untersuchungen an anderen Membran-gebundeneli Enzymell nXher studiert. Offenbar k o m m t nur eine Malatdehydrogenase vor, die IIicht Membran-gebundeli ist und deren Strukturgen an anderer Stelle auf dem Chromosom des Organismus liegt als die Gene anderer Enzyme des CitratCyclus (Citrat-Synthase, c~-Ketoglutaratdehydrogenase, Succinatdehydrogenase). Ein ,,Citrat-Cyclus-Operon" ist damit ausgesehlossen (J. 13. COURTRmH% U. HENNING).

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Biosynthese der Bakterienzellwand Die Funktioll roll Mureinhydrolasell, Schliisselellzymen der bakteriellen Morphogenese, wurde wetter untersucht. Wir konnten an E. coli zeigen, dab der Murein-Sacculus, das form~ gebellde Stfitzelemelit der Zellwalid, w~brelid der Zellteilnlig genau in der Mitre durch Hydrolasen in zwei H~lften getrennt wird. Topologie und zeitliche Ausl6sung des enzymatischen Schneidevorgangs sind m i t der DNS-Replikation korreliert. Ferner lieB sich demonstriereli, dab am W a c h s t u m des Sacculus mindestens zwei synthetisierende Enzymsysteme beteiligt sind; sie unterscheiden sich voneinander in ihrer Empfindlichkeit gegeli Penicillin. Ein System ist vor allem ffir den Ablauf der Zellteilung, das alidere ffir das L~ngenwachstum der Zelle yon Bedeutung (U. SCHWARZ, A. ASMUS, jetzt Friedrich-MiescherLaboratofium, u n d H. FRANK, 1VIPI :[fir Virusforsehung). Ein anderer Angriff auf die Fragen IIach der Kontrolle der Biosynthese der ZeUwand wurde dutch Isolierulig yon Mutaliten (E. colt) unternommen, die uliter bestimmten Bedingungen Defekte ill der Wandsynthese aufweisen. Bisher wurde ein soleher S t a m m nAher untersucht, der bet h6herer Temperatur nicht mehr die typische St~bchenform des Organismus hat, sondern in Form einer Kugel wi~chst. Detaillierte chemische Studien fiber die Stfitzmembran (Murein) dieser Zelleli zeigten, dab sie yon der des Wildtyps nicht verschieden ist, auch ist morphologisch das Murein der kugelf6rmigen Zellen eine I~ugel, das der Sti~bchen, wie lange (self den Untersuchungen yon WEIDEL und Mitarbeitern) bekalint, ein St~bchen. Die Umwandlung der Kugel zum St~Lbchen erfolgt, besonders bet gleichzeitiger Blockierung der DNS-Synthese, unter Bildulig yon abstrusen, verzweigten Zellen (Monstren). Das Murein der Monstren h a t die F o r m der Monstreli. Der Defekt der Mutalite liegt mit groBer Wahrscheinliehkeit in der cytoplasmatischen Membran. Die Determination der F o r m yon E. coli geht daher offenbar yon dieser Membran aus (U. HENNING, K. REHN, U. SCHWARZ, V. BRAUN, B. HO~HN). Struktuv und Funktion der Stiitzmembran (Murein-LipoproteinKomplex) der Zellwand von E. eoli D a s yon W E I D E L u n d Mitarbeitern entdeckte u n d chemisch aufgeldArte Murein in der Zellwand y o n E. coli ist ein durchw e g kovalent gebundendes Makromolekfil yon der Gr613e der

Zelle, das im wesentlichen die Form der Zelle fixiert (Stfitzmembran). Es konnte gezeigt werden, dab fiber die netzartige Makrostruktur des Mureins etwa 10~ Lipoproteinmolekfile regelm~Big verteilt sind (V. BRAUN). Diese Lipoproteinschicht ist wesentlich ffir den Zusammenhalt der Zellhfille. Mit Trypsin kann in einer schnell ablaufenden Reaktion die Bindung zwischen den Lipoproteinmolekfilen und der Basalstruktur, dem Murein, spezifisch gespalten werden. Die beiden in Ultradfinnschnitten yon Zellen elektronenoptisch beobachteten eng aneillalider liegenden Schichten (,,unit membranes") wurden mit Trypsin v611ig voneinander gel6st (V. BRAUN, K. REHN). Die Lokalisierbarkeit dieses spezifischen Trypsin-Effekts auf die U l t r a s t r u k t u r der Zellhfille erSffnete die M6glichkeit, die Struktur des Murein-Lipoprotein-Komplexes zu untersuchen. Da im Durchschnitt a n jede t0. Disaccharid-Einheit des Mureins t Lipoproteinmolekfil kovalent gebunden ist, wurde ein mittlerer Abstand der Lipoproteinmolekfile entlang den Polysaccharidketten des Mureins yon 103 ~ abgeleitet. Die Anheftungsstelle der Lipoproteinmolekfile am Murein ist die Carboxylgruppe des optischen L-Zentrums der meso-Diaminopimelins~ure, an die das Lipoprotein fiber das N-terminale Lysyl-Argininpeptid gebullden ist. Die Lipoprotein-Molekfile ersetzen die D-Alanin-Reste, fiber die an den fibrigen Disaccharideinheiten die Quervernetzung zur DiaminopimelillsAure der b e n a c h b a r t e n Polysaccharidkette erfolgt. Der Proteinanteil des Lipoproteins ist n u r etwa 60 AminosXuren lang und besitzt eine uligew6hliliche Zusammensetzulig (kein Histidin, Glycili, Prolin, Phenylalanin, Cystein). Es gibt starke Hinweise, dab ein Teil des Lipids kovalent all das Protein geb u n d e n ist, was an diesem einheitlichen lViembranlipoprotein erstmals n~her untersucht werden kann. Peptide mit anhaftendem Lipid wurden isoliert (V. BRAUN, K. HANTKE). Wetter scheint fiber das Studium der noch hydrophob gebnndenen Lipidanteile die Wechselwirkung mit den anderen Bestandteilen der komplex aufgebauten Zellwand m6glich zu sein. Vergleichende Untersuchungen an anderen Bakterien zeigten, dab die Stfitzmembran yon Salmonella und Serratia marcescens aus einem ~Lhnlichen Murein-Lipoproteinkomplex wie E. coti aufgebaut ist, wAhrend bet Proteus kein kovalelit gebundenes Lipoprotein nachgewiesen werden kolinte.

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Naturwissenscha/ten

Max-Planck- Gesellschaft~t 968--I 969

Abteilung Melchers Direktor: Prof. Dr. GEORG MELCttERS. - - W i s s e n s c h a f t l i c h Arbeitende: st~Lndig 6. WJssensehaftliche G~Lste: inliindisch t, ausl/~ndisch t2. Unserem Gast W. S. KIM gelang naeh Verbesserung der Methoden znr Isolierung yon Amino-Acyl-Produkten eine N-Formyl-seryl-transfer-RNA aus Hefe zu isolieren; bisher war nur die N-Formyl-methionyl-t-RNA bekannt. 1VIUNDRys vergleichende Analysen (ohne radioaktive Markierung) der l~ngsten G-freien Sequenz der RNA mehrerer St~mme des Tabakmosaikvirus (TMV), far die etwa 300 g reines Virus benOtigt wurden, ergaben eine Stamm-spezifische Struktur dieser Region des RNA-Molekals mit den Werten (Indices ~Mo1-%) (Aa,.3C~0.~U27,gG~.5) far den Stamm vulgate, far die daraus isolierte Spontanmutante A lg und die nach Nitritinkubation aus Alg isolierte Mutante Ni g62 dieselbe Zusammensetzung, far die WildstEmme daMemense (A45..Ca~., U~,.sG2,~) und U2 (A~l.0C~l.sU~a,sG~,s). Die Kettenl~ngedieser Region ist 40 oder - - wahrscheinlicher - - um 80 Nukleotidreste. Wenn das Stack far den Anfang des Hallproteins codieren soUte, mal3te - - ohne zus~tzliche Annahmen a b e t kompensierende, im Protein unwirksam bleibende Mutationsschritte - - die Zusammensetzung yon Ni ~62 (A~gC~.5U~0G~.~) gefordert werden. Das lange, G-lreie RNA-Stack, das beim Holmes ribgrass-Stamm fehlt, codiert also nicht far den Anfang des Hallproteins. Mit radioaktiver Markierung sind die Sequenzanalysen bet ether spezifischen Aktivitgt yon 0 , t - - 0 , 2 ~ C / ~ g RNA, die durch Fiitterung mit s*P-Orthophosphat yon 2--3 mC/Pflanze erhalten warden, nunmehr auch erm6glicht. - - Die von unserem Gast U. LOENING (Edinburgh) bier eingeffihrte Trenhung der RNA-Bruchstacke nach T1-Enzymeinwirkung in der Gel-Elektrophorese leistet dabei wertvolle Hate. G. P~ULSEN-OEHLEN zeigte dureh weitere Titrationen der Seitenkettencaxboxyle und der Tyrosine und dutch BleiAnlagerung an das Hallprotein yon TMV-Stiimmen, dab bis auf einen Fall (Ni 109 mit Austausch in Position 97 von Glu-+ Gly) intra- und intermolekulare Bindungen nicht betroffen waren. Trotz 39Austauschen zwischen den Wildst~mmen vulgare und U2 lieBen sich mit den verwendeten Methoden keine Einflasse auf die Quatern~rstruktur zeigen, w~hrend das beim Vergleich wlgare-dahlemense mit 29 Austauschen in Konsistenz mit den bekannten Befunden der R6ntgenstrukturanalyse der Fall ist. S. SARKARund L. SCmLDE-t~NTSCHLER konnten mit der GelElektrophorese nicht nur frahere Befunde SARKARs abet Protein-Interaktionen (Mischpolymerisation) verschiedener Tl~lV-St/imme, die mit Tiselius-Elektrophorese erhoben waren, best~tigen, sondern zeigen, dab die in Wechselwirkung stehenden Proteine leichter trennbar sind. Die vulgare-Mutante P M 2 (2 Austausche, die auch normale Terti~tr- und Quatern~rstruktur verhindern) zeigt nicht die Wechselwirkung mit dahlemense-Protein, die far vulgate-Protein bekannt ist. H. JOCKUSCH, der sich dabei der Zusammenarbeit mit R. JAENICKE und R. KOBERSTEIN (Inst. f. Physik. Biochemie der Univ. Frankfurt) erfreute, konnte dutch einen Vergleich yon temperaturresistentem vulgate-Protein mit temperatursensitivem Protein der Mutante Ni 118 (Austausch yon Prolin--> Leucin in Position 20) und ~30 aus Berkeley (Austausch von Prolin-->Threonin) zeigen, dab die Temperatursensitivit~t auf dem Verinst an Prolin beruht, das mit seiner cyclischen Struktur in dieser Position die Rotationsfreiheit einsebr~knkt. Pr~zise vergleichende Messungen der Aggregation, der optischen Rotationsdispersion (ORD), UV-Spektra und Sedimentation bet verschiedenen Temperaturen erm6glichten diese Schlul~folgerungen. Unser Gast S. BRISHAM~AR aus Uppsala konnte in systemisch infizierten Tabakbl~kttern nach Filtrierung durch Sephadex G-75 und hochtourigem Zentrifugieren des Zellsaftes im t3berstand ein Absorptionsmaxlmum finden, das in gesunden Bli~ttern ~ehlt. Mit TMV-RNA als ,,primer" konnte mit diesem Material, das etwa 50000 als Molekulargewicht haben k6nnte, RNA- Replikase- Aktivit~t nachgewiesen werden. H. ZECH und H. ABRAHAMSSON aus Uppsala linden in diesen B1Attern eine RNA, die weder in primiirinfizierten noch in gesunden Bl~ttern, und in den sekund~rinfizierten vorwiegend in d e n dunkelgrfinen Partien des Mosaiks vorkommt. Diese RNA ist nicht identisch mit der ribosomalen S 16-Frakfion. In den dunkelgranen Zellen findet sieh kaum Virus, abet PrAmunit~t gegen Virus. Cytologische Beobachtungen dieser Zellen lassen ZECH vermuten, dab Derepression dutch im

embryonalen Stadium eingedrungene besondere RNA diese Effekte und die Blockierung der TMV-Synthese verursacht. S. SARKAR findet in jungen, noch nicht infizierbaren Tabakbl~ttern einen relativ hohen Gehalt an Polyribosomen, der im Stadium der Infizierbarkeit weitgehend verschwunden ist, und damit einen Anhaltspunkt far eine Erld~rung der ,,Resistenz" embryonaler Zellen gegen TMV. R. S. S. FRASER aUS Edinburgh analysierte quantitativ durch radioaktive Markierung der R N A und gelelektrophoretische Trennung bet vulgate- und [lavum-infizierten Bl~ttern die Nucleins~ture in verschiedenen Entwicklungsstadien. Chloroplasten-ribosomale RNA wird stgrker gehemmt als cytop]asmatische, a n d bet flavum-infizierten Bl~tttern, bet denen es sogar zu einem Abbau kommt, starker als bet vulgare-infizierten. Das steht in Korrelation zur Symptomausbildung yon wdgare und flavum. H. und B. JOCKUSCH fanden, dab TMV-St~mme wie flavum mit ungew6hnlichen L6slichkeitsverh~tltnissen der HaUenproteine, vor allem bet h6herer Temperatur, st~trkere cytopathologische Effekte machen als vulgate. Sie suehen die Ursaehe far die Symptomunterschiede in d e r verschieden starken Adsorption der Hallproteine an Organellenmembranen. Das bet Bakteriophagen seit langem bekannte ,,phenotypic mixing" (Nukleins~ture eines Virus yon der Proteinhalle eines anderen nach Mischinfektion eigehallt), das beim TMV nur in vitro als ,,Rekonstitution" bekannt war, ist von SCHASKOLSKAYA et al. (Moskau) beschrieben und kormte yon SARKAR bestgtigt werden. H. CLAES erzeugte mit hitzelabilen E x t r a k t e n aus Gameten yon Chlamydomonas reinhardii begeiBelte wandlose Gameten, (,,Protoplasten"). An neu angelegten haploiden und diploiden Kalluskulturen yon Crepis capillaris (n = 3) wurde mit M. D. SACRISTAN und M. F. WENDT festgestellt, dab aus haploiden schneller diploide und mehr Chromosomenmutationen als aus diploiden tetraploide Zellen und Cbromosomenmutationen entstehen. Durch Agroba~terium tume]aciens wurden an haploiden und diploiden Sprossen von Crepis capillaris erowngall-Tumoren erzeugt, in vitro kultiviert und karyologisch aberwaeht. Es gibt Linien verschiedenen Grades der Autotrophie in diesem Material. - Die seit ~946 als crowngall- oder habituierte Tumoren in vitro kultivierten Tabakgewebe, aus denen normal differenzierte Pflanzen regeneriert wurden, werden in Einzellklone zerlegt. - V o n L. SCHILDE-I~-ENTSCHLER und U. LOENING warden auf Datura mit Nucleins~ureextrakten aus Pflanzenmaterial, das frisch mit A. tume[aciens infiziert war, T u m o r e n induziert. 13bet die Arbeiten V. ZARYBNICKYs mit H. KLOKOCNIKOVA und J. ROUBAL aUS Prag berichtet Abt. Beermann.

Max-Planck-Institut

ffir B i o p h y s i k , F r a n k f u r t a. M .

Geseh~tsfahrender Direktor: Prof. Dr. REINHARD SCI-IL()GL.- Direktor am Institut: Prof. Dr. KARL J. ULLRICH. - - W e i t e r e s Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. BoRIs RAJEWSKY. - Auswgrtige Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. OTTO HUG, Manchen; Prof. Dr. HERMANN M U T H , Homburg (Saar); Prof. Dr. ALFRED SCHRAUB, GieBen; Prof. Dr. HERMANN SCHWAN, Philadelphia/USA. - - Wissenschaftlich Arbeitende : st~ndig 19, nichtst~ndig 29. Ausl~ndische G~ste 10. - - Ver6ffentlichungen s. J a h r b u c h MPG 1968, 208; 1969, 249. Abteilung Physikalische Chemie Direktor: Prof. Dr. REINHARD SCHL6GL I m Zusammenhang mit Arbeiten zur Meerwasserentsalzung dutch Hyperffltration untersuchten PuscI~ und GR6PL die Abh~ngigkeit des Entsalzungsgrades geeignet modifizierter Celluloseacetat-Membranen yon der Konzentration der filtrierten Salzl6sung und dem Ffltrationsdruek. Zur Aufld~rung der Asymmetrie der benutzten Membranen wurde die Druckabb~ngigkeit (0--~00 ata) des Entsalzungsgrades und des Volumenflusses unter Variation der Dicke der ungerahrten Grenzschicht an der Membranoberfl~ehe gemessen. Das asymmetrische Verhalten der Membranen konnte dutch eine hohe Salzanreicberung mit Hilfe der Gleichungen der Film-Diffusionstheorie far turbulente Str6mung erldArt werden. - - In der gleichen Arbeitsgruppe wurden die Entsalzungsgrade far NaCI-, KCI-, Na~SO4-, H2SO4-L6sungen in Abh~ngigkeit yon der Konzentration und dem Filtrationsdruck (0--400 ata) an Anionenaustauscher-Membranen ermittelt. HC1- und H2SO 4L6sungen ergaben negative Filtrationseffekte, d.h. die Elektro-

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lytkonzentrafion des Filtrates war gr6Ber Ms die der L6sung unter Druck. Analog wurde ifir geeignete KationenaustauscherMembranen der Entsalzungsgrad fiir NaC1- und NaOH-L6sungen in Abh/~ngigkeit yon der Konzentration bet 100 atfi bestimmt. - - GR6PL, PUSCH und WOERMA~N bestimmten die Entsalzungsgrade yon NaCI-, HCI-, MgC12- und A1C13-L6sungen an stark basischen Anionenaustauscher-Membranen in Abh/ingigkeit yon der Salzkonzentration (0--2 Mol/1) bet 50 und t00 atii sowie die Reflektionskoeffizienten und die mechanischen PermeabilitAten bet Atmosph/irendruck. In der Gruppe REDHARDT wurden Messungen der Spin-Gitter und Spin-Spin-Relaxationen yon Protonen in hydratisiertem Gismondin dutch PUTZER abgescMossen. Noch um t50 ~ ergab sich eine Restbeweglichkeit der SpintrAger, wiihrend dort die Relaxationszeit T 1 durch paramagnetische Fremdionen bestimmt wird. Die Berechnung der NMR-Linienform aus dem experimentellen Blochschen Abfall gelang mittels einer geeigneten FOuRIER-Transformation. Messungen der Relaxationszeit T I wurden yon REBMANN an halogenierten Chlormethanen und yon DANIELS an wABrigen DNS-L6sungen durchgefiihrt. Die Arbeitsgruppe SAUER studierte Modellsysteme zum aktiven Transport. Theoretische Untersuchungen befaBten sich mit der VeraUgemeinerung des Stavermanschen Reflexionskoeffizienten bet Mischungen yon mehr als zwei Komponenten. Die erhaltene Theorie 1/~Bt sich aui den Stofftransport dutch biologische Membranen anwenden. MEYER, SAUER und WOERMANN haben Reaktionen im Innern katalytisch aktiver Membranen untersucht. Eine neue Methode gestattet es, gleichzeitig die Geschwindigkeitskonstanten diffusionskontrollierter chemischer lZeaktionen erster Ordnung, die im Innern katalytisch aktiver Membranen ablaufen, und den Diffusionskoeffizienten der Substrate in diesen Membranen zn bestimmen. Mit dieser Methode ist die Geschwindigkeitskonstante der Hydrolyse yon Saccharose bestimmt worden, die durch H+-Ionen in Kationenaustanscher-Membranen katalysiert wird. Ferner wurde die Hydrolyse yon Di- und Trisacchariden in Kationenaustauscher-Membranen, die mit H +Ionen und Mischnngen von H +- und K+-Ionen beladen sind, gemessen. Dabei konnte eine Trennung der hydrolytischen Produkte der Raffinose festgestellt und theoretisch gedeutet werden. Ziel der Untersuchnngen ist die Aufkliixung der Kopplung chemischer Reaktionen mit einem Stofftransport. MEYER, WIEDNER und WOERMANN haben eine experimentelle Methode zur Messung der Permeabiliti~ten von Mono-, Di- und Trisacchariden und Wasser in Porenmembranen durch kontinuierliehe Bestimmung der Saecharid-Konzentrationen ausgearbeitet.

Abteilung Physiologie Direktor: Prof. Dr. KARL J. ULLRICH Das Arbeitsteam BALDAMUS,]~UMRICH, I~ADKE, SAUER und ULLRICH h a t am proximalen Tubulus der Rattenniere die Tracerpermeabilit~t, den Reflexionskoeffizienten und den aktiyen Transport fiir Harnstoff, Natrium- und Chlor-Ionen bestimmt. Es wurde auBerdem gefunden, dab der transtubul~re Natrium-Transport sowohl am proximalen Tubulus als auch in den Sammelrohren unabhangig v o n d e r peritubul/iren NatriumKonzentration /st, dab das Fehlen yon Calcium und Zugabe yon antidiuretischem Hormon den Netto-Natriumtransport nieht beeinflussen, jedoch die Natrium-Permeabilit~t erh6hen. Aldosteron hingegen steigert in den Sammelrohren den NettoNatriumtransport und setzte die Natrium-Permeabilit~t herab

(UHLICH, BALDAMUS,ULLRICH). Die Gruppe FR6MTER h a t elektrophysiologisch am proximalen Tubulus der Rattenniere die transepitheliale Potentialdifferenz in einem osmotischen Gefalle oder einem Gefalle der Salzkonzentration bestimmt. Diese Messungen erlauben eine Berechnung der I~berf~hrungszahlen yon Natrium- und ChlorIonen sowie die Berechnung des Kopplungskoeffizienten yon elektrischem Strom und SalzfluB. In Gegenwart osmotischer Differenzen wurden Str6mungspotentiale beobachtet. Bet Titration dcr fixen Wandladungen mit Wasserstoff-Ionen polten sich die Str6mungspotentiale im Bereich yon p H 3 bis p H 4 um. Dies l~.l]t den SchluB zu, dab die Membranen amphoter gebaut sind. Beide Arten der Potentialmessung Itihren zu elnero UberschuBbetrag negativer Fest-Ionen in der Ordnung yon 2--8 ms Ferner wurde das Zellpotential am proximalen Tubulus als Funktion der Ionenzusammensetzung der peritubul/iren Fliissigkeit studiert. Es ergab sich, dab die peritubul~re 41 Naturwissenschaften1970

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Wand der Tubuluszellen Ahnliche Eigenschaften besitzt wie die Membran der Muskelzellen im Ruhezustand. Bei pl6tzlichen ~nderungen der Konzentration eines diffusiblen Ions ergeben sich iihnliche Potentialiinderungen wie an der Musketzelle. BAUMANN und FROHNERT untersuchten den Glucose-Transport in den einzelnen Nephronabschnitten der Rattenniere. Mehr als 98 % der im Glomerulum ultrafiltrierten Glucose werden im proximalen Konvolut resorbiert, weitere t - - 2 % im oberen Sammelrohr. In den Endurin gelangt weniger als 0,1%. Entlang des distalen Tubulus wurde kein Glucosetransport gefunden. Am proximalen Tubulus ergab sich, dab die intratubul/~re Glucose-Konzentration in der distalen H~ilfte konstant ist. Dies lieg sich als Gleichgewicht zwischen aktiver Resorption und passiver R~ckdiffusion erkl~kren. Zusammen mit der Gruppe KINNE wurden Studien der Substratbindung an einer isolierten Biirstensaumfraktion durchgefiihrt. BODE wies dabei ffir Phlorizin zwei Rezeptoren unterschiedlicher Affinit~t und Kapazit~t nach. Die Bindung an den Rezeptor mit tier gr6Beren Affinit~t wurde durch N-~_thylmaleimid, p-Chlormercuribenzonat und D-Glucose gehemmt. Letztere Hemmung ist kompetitiv, stereospezifisch und yon der Natrium-Konzentration abh/ingig (FRASCH). Offenbar handelt es sich bet dieser Bindungsstelle um den Ort des ersten Schrittes beim D-Glucosetransport durch die Membran. In der Gruppe KINNE wurde aus einem Rattennieren-Homogenat eine Bflrstensaumfraktion isolier~, in der die alkalische Phosphatase als Leitenzym gegenfiber dem unfraktionierten Homogenat t 2fach angereichert war. Gleiche Verteilung wie die alkalische Phosphatase hatten im kontinuerlichen Dichtegradienten die Leucinaminopeptidase, die Mg-ATPase, die 5'Nucleotidase, die saute Phosphatase und die unspezifische Glucose-6-phosphatase, nicht jedoch die Na++ K+-sfJmulierbare und durch Quabain hemmbare ATPase (ScHMI:rz). HEMSTEDT hat die Bfirstensaum/raktion elektronenmikroskopisch sondiert. Native, mit Trypsin oder Papain behandelte Barstensaumfragmente lassen auf folgenden Membranaufbau schlieBen: Die Oberfl/iche der Membran der Mikrovilli ist dutch Leisten netzartig gegliedert. Auf den Leisten sitzen Partikel, die einen ca. 40 ~ langen, diinnen Stiel und einen ca. 40 ]~ dicken Kopfteil haben. Sie sind Tr~ger der Leucinaminopeptidase. In der iiber diesen Strukturen liegenden amorphen Schicht wurde Protein und Hexosamin nachgewiesen. H6HMANn hat an isolierten proximalen Kaninchentubuli Enzymaktivit~ten gemessen. Die Bestimmung beschr/inkte sich auf proportionskonstante Enzyme. L~ngs des proximalen Tubulus nimmt die Zahl tier Mitochondrien ab und damit die Kapazit/it zur oxydativen Energiebereitstellung. Bet Anoxie in der Nierenrinde steigen die Redoxquotienten der Pyridinnucleotid-Systeme in den ersten 30 sec, wfiJarend die Quotienten L a k t a t / P y r u v a t und fl-Hydroxybutyrat/Acetoacetat konstant bleiben. Demnach besteht bei Anoxie anf~nglich eine Diskrepanz im Reduktionsgrad zwischen cytoplasmatischem und mitochondrialem Kompartment. In der Gruppe SCHULZ wurde durch Mikropunktion am Kaninchenpankreas festgestellt, an welcher Ste!le des Driisensystems Biearbonat, Natriumchlorid und Wasser sezerniert werden. Am kiinstlich perfundierten Katzenpankreas wurde der EinfluB schwacher organischer S~uren ant die Sekretion untersueht. Es zeigte sich, dab lipoidl6stiche Sulfonamide die Rolle des Bicarbonat-CO2-Puffers teilweise fibernehmen k6nnen. Die Befunde deuten darauf bin, dab dem SekretionsprozeB im Pankreas ein H+- bzw. OH--Transport zugrunde liegt. In der Gruppe KNAUF wurde am isolierten Ausfiihrungsgang der Submandibulardriise yon Kaninchen der Zusammenhang zwischen transepithelialer Potentialdifferenz und der Natrium- bzw. Kaliumsekretion gepraft. Auch nach Ausschalten der Natriumpumpe durch Quabain oder Vergiftung und nach Abkfihlung findet man einen linearen Zusammenhang zwischen Potentialdifferenz und Logarithmus der Natrium- bzw. Kalium-Konzentration. Die Befunde lassen sich als in Serie geschaltete Natrium- und Kalium-Diffusionspotentiale erld~ren. - - GRUBER untersuchte den EinfluB yon Aldosteron und Actinomycin D auf den Kationentransport des Ratten-Submandibularganges in vivo. Mangel an Aldosteron erh6ht den Wandwiderstand des DrQsenganges auf den doppelten Weft, w~hrend die transepitheliale Potentialdifferenz unbeeinfluBt bleibt. Daraus errechnet sich eine Abnahme des KurzschluBstromes, die dutch eine Abnahme des aktiven Natriumtransportes zu erkl~ren ist. Actinomycin D wirkt antagonistisch zu Aldosteron. - - Zur Beschreihung der Natrinm-Ausscheidung

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der groBen Speicheldrfisen als F u n k t i o n der PluBrate wurde zusammen m i t SAUER u n d FR6mTER ein mathematisches Modell entwickelt. Ihrn liegen die A n n a h m e n zugrunde, dab der Primgrspeichel w~hrend der Gangpassage durch einen aktiven Natrium-Transport konstanter ]Rate a n N a t r i u m vera r m t und dab das Epithel ffir Wasser impermeabel ist. Die Obereinstimmung der nach dem Modell erreehneten Beziehung m i t den a m Menschen gemach%en Experimenten ist sehr gut.

WeitereArbeitsgruppen (Leitung: Prof. Dr. REINHARD SCHLOGL) Das Aktionsspektrum ffir die Inaktivierung u n d die photochemische Zerst6rung yon Cystin u n d Cystein in Lysozym bzw. P a p a i n entsprieht d e m Absorptionsspektrum der aromatischen Aminosguren (RIsI und DosE). Die Quantenausbeuten der auftretenden Energietransferprozesse sind yon der Strukt u r der Proteine abh/~ngig, jedoch wird die photochemische Reduktion des freien Cystins insbesondere auch dureh freies T r y p t o p h a n meBbar sensibilisiert (Dose). I n Modellversuchen zur abiotischen Bfldung yon Polyanhydroa-Aminos~uren (Proteinoide) gelang es, Reaktionsbedingungen zu linden, u n t e r denen auch funktionetl wichtige, jedoch thermolabile Aminos~uren wie Serin u n d Cystein bzw. Cystin eingebant werden (RAucIIFUSS et al.). Durch thermische Copolymerisation yon Eisen-Porphyrin (H~matin) mit Aminosguren wurden H~imopro~einoide dargestellt. Diese H~moproteinoide zeigen in Abh~hngigkeit yon ihrer Aminos~urezusammensetzung ausgepr~gte peroxydatische und kataladsche Aktivit~ten. Die peroxydatische Aktiv i t g t ist am grSgten im Fail der basischen, insbesondere Lysin-reichen H~moproteinoide. I n H/~moproteinoiden m i t h o h e m Gehalt a n Phenylalanin ist die katalatische Aktivit~t a m geringsten (ZAKI u n d DOSE). I n der Gruppe LIPPERT (Elektronenmikroskopie) wurden eingehend die Eigenschaften des verwendeten photographisehen Materials untersucht. Ihre Kenntnis ist zur q u a n t i t a t i v e n Auswertung yon Kontrasten erforderlich. Abh~h~gig yon Plattensorte und Entwicklungszeit erwies sieh die Schw~rzung als F u n k t i o n yon Zeitabstand zwischen Exposition u n d Entwicklung. Die Schwgrzung ist d a v o n abhgngig, ob die Ladungsdieh%e auf einmal oder in mehreren Portionen verabreicht wird. Die biologisehe Gruppe setzte die Untersuchungen zur Beeinflussung der Morphogenese yon Organen hSherer Pflanzen m i t dem Ziel einer Auftd~rung der Wirkungsmechanismen der benutzten Agenzien fort. Neben ionisierenden Strahlen, Antibiotika, biogenen u n d bereits fri~her b e k a n n t e n synthetischen Wuchsstoffen wurden n u n auch die als Morphaktine bezeichneten Wachstumsregulatoren in die Versuche einbezogen. Diese scheinen i~ber eine H e m m u n g des polaren AuxinTransports wirksam zu werden (REI~HOLZ).

Max-Planck-Institut ftir Chemie (Otto Hahn-Institut), Mainz Direktor: Prof. Dr. CHRISTIAN JUNGE. -- Direktoren a m Instit u t : Prof. Dr. HEINRICH HINTENBERGER,Prof. Dr. I~ERMANN WK~WER, Prof. Dr. HEINRICHW.~NKE. - - W e i t e r e Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. FRIEDRICH BE~EMA~N, Prof. Dr. ALFRED KLEMM, Prof. Dr. JOSEF MATTAUCH, Prof. Dr. HERgANN K~mmEL (his t. 4. t 959). - - Ausw~rtige WissenschMtIiche Mitglieder: Prof. Dr. ALFRED O. C. NIER, Mineapolis, USA; Prof. Dr. FRITZ STRASSMANN, Mainz; Prof. Dr. HANS 2. SUESS, San Diego/USA; Prof. Dr. LUDWm WALDMANN,Erlangen. - Wissenschaftlich Arbeitende: stigndig 21. Auslgndische Ggste 8. - - V e r 6 f f e n t l i c h u n g e n s. J a h r b u c h M P G 1968, 21t; 1969, 253. Abteilung f/it C h e m i e der Atmosphiire u n d physikalische Chemie der Isotope Direktor: Prof. Dr. CHRISTIAN JUNGE Diese Abteilung begann ihre T~tigkeit Ende t968. Das Teilgebiet Spurengashaushal~ der AtmospM~re befaBt sich m i t dem atmosph~risehen Kreislauf der Spurengase N~O, CO und H~. FfIr N~O gelang der theoretisch vorhergesagte Nachweis der Photodissoziation in der Stratosphgre. Umfangreiche MeBreihen a m Boden, auf Bergstationen, in der Hochtrophosphgre u n d auf der Siidhalbkugel gaben erstmalig ein klares Bild fiber die rgumliche Verteilung yon N~O in der Atmosphgre. Es konnte bestAtigt werden, dab der Boden eine wesentliche Quelle fiir NaO darstellt, darfiber hinaus ergab die

Na~urwissenschaflen

Teiinahme a n der Atlantischen Meteor-Expedition t969 erstreals, dab das Meer eine Quelle ffir N~O darstellen kann. (ScHOTZ, JUN~E, BECK, ALBRECHT). Ffir CO wurde das bisherige Bild erheblich modifiziert und erweitert. Es konnte gezeigt werden, dab entgegen bisherigen Vermutungen die Stratosphgre eine Senke fiir CO darstellt und dal] kein Konzentrationsunterschied zwischen den Hemisph~ren auftritt. Dies deutet auf erhebliche natfirliche Quellen lain (bisher wurde angenommen, dab Riles CO anthropogen ist). Wiederum scheint das Meet, in jedem Fall der Nordatlantik, eine bedeutende Quelle zu sein (SEILXR, JUNGE). - - Der Kreislauf ffir H~ ist geochemisch interessant, konnte abet bisher nicht eingehend studiert werden, da kein geeignetes MeBverfahren im 100 ppb-Bereich existierte. E n t wickelt wurde ein registrierendes MeBverfahren m i t einer unteren Erfassungsgrenze yon 1 0 p p b (SCHmDT, S~ILER). Eine Studie/2ber die SO~-Verteilung im Rheingau ergab ein erstes Bild fiber die Verteilung der Quellen n n d das Verhalten der Luftverschmutzung bei speziellen Wetterlagen in diesem R a u m (BERGHOLTER, JUNGE). Ein Satz verschiedener Aerosol-MeSgergte, der in den letzten Jahren entwiekelt and getestet wurde, konnte auf der Atlantischen Meteor-Expedition 1969 im Bereieh ungest6rter troposphgrischer Luftmassen erprobt werden and gesehlossene Gr6Benverteilungen im Teilchenbereich 10-~ bis t0 -s cm Radius liefern. Entgegen den E r w a r t u n g e n ergab sich, dab auch in ,,Reinluft" Teilehen unterhalb l0 -s cm Radiu stets in merklichen Anteilen anwesend sind. Dadurch werden die bisherigen Vorstellungen fiber den globalen H a u s h a l t der atmosph~rischen Aerosote erheblieh modifizier~ (JAENICKE, KANTER, J U N ~ ) . -Umfangreiche Messungen des freien Wasserstoffionengehaltes im Aerosol verunreinigter Atmosph~ren (Mainz, Ruhrgebiet, London, G6teborg) ergaben ein erstes Bild fiber den Chemismus dieser in• und mSglicherweise wichtigen Aerosolkomponente.

Arbeitsgruppe Prof. Dr. ALFRED KLEMM A m Schmelzpunkt betr~Lgt der Beweglichkeitsunterschied yon SLi und 7Li ill den isotopenreinen Chloriden 5,3%, in den isotopenreinen N i t r a t e n 2,6 % und in natfirlichem Chlorid 1,7 %. Alle drei Effekte n e h m e n m i t der Temperatur der Schmelzen zu (R. LENKE, S. JORDAN). Die Darkeusche Beziehung zwischen den Diffusionskoeffizienten D~, Dxl und D2a eines bin~ren Gemisches entspricht der Beziehung r ~ = r n r2z zwischen den lZeibungskoeifizienten. Ffir bingre gasf6rmige Isotopengemische gilt dagegen 2 r ~ =

r~ + qL

Nach F. LANGE U.a. k a n n der diffusive Transport d u t c h eine Kapfllare durch eine aufgezwungene Oszillation der Flfissigkeit verst~rkt werden. U n t e r der vereinfachenden Annahme, dab die Flflssigkeit in einem Mantelbereich r u h t u n d in einem inneren Bereich gleichf6rmig oszilliert, ergibt die Rechnung befriedigende ; d b e r e i n s t i m m u n g m i t dem Experiment (K. P. MOLLER). I m C u S O 4" 5 H ~ O isf Deuterium in d e m einen i~bervier Wasserstoffbrfiekengebundenen H ~ O u m 5,7 % gegeniiber den vier an 3aCu gebundenen HzO-Molekffien angereichert. Das erstgenannte Molekfil wird bei der Entwgsserung unterhalb 50 ~ z u m Wasser des Monohydrats (I{.I-IEINZlNGER).

Arbeitsgruppe Prof. Dr. W. MOLLER-WAEMUTH Bestimmuccg der mittleren Koordinationszahl des Bors in KFB~O3-Gl~sern (G. SIELAFF). Bor h a t in Gliisern wie in Kristallen r e # m g B i g e Dreier- oder u und m a n finder im XXB-Kernresonanzspektrum zwei verschiedene sich iiberlagernde Resonanzsignale. D u t c h elektronische Stimulierung der durch ~berlagerung entstandenen MeBkurven wurde der relative Anteil yon Bor in u als Funkd o n der Glaszusammensetzung bes• Es ergab sich, dab jedes in das Boratglas eingefiihrte Mol K F x/~ Mol B~Os yon der Dreier- in die Viererkoordination iiberfiihrt.

Gl~snahstruk~r in Alkali- and Erd~Ikali-AlumosiHeatgliiser~ (G. W. SCHULZ, J. SCHEERER). Die Kurvenformen u n d Signalintensit~ten der 2~Al-l~ernresonanz in Glgsern k6nnen durch Quadrupolwechselwirkungen 2. Ordnung u n d d u t c h einen relat i v hohen ,,Fehlordnungsgrad" der A1-Umgebung erklgrt werden. Vergleiehe wurden m i t i8 kris%alllnen Verbindungen durchgeffihrt. I n K~O-Al~O3-SiO~-G1/iserH liegen breite Verteilungen yon Struktufformen vor, die sich s t a r k mit dem K/A1-VerhAltnis ~ndern u n d m i t anderen Glaseigenschaften in

87. Jg., Heft 12, 1 9 7 0

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Zusammenhang gebracht werden konnten. In CaO-AI~O,-SiO~ Igl3t sich die Sauerstoff-Koordinationsph~re der Al-Ionen durch ~nderung der Zusammensetzung und durch Temperaturvorbehandlung statistisch verzerren. Die Nahumgehung yon Aluminium ~hnelt nicht immer - - wie bei Bor - - der Nahumgebung entsprechender Kristalle. Bewegungsvorgii~ge in Gl~isern (F. KE~MER). Durch Messung yon Kernrelaxationslinien und Relaxationszeiten in Abhgngigkeit v o n d e r Temperatur wurden die Diffusion yon AllmliIonen in Alkalisilicat-, Alkaliborat- und Mischalkaliglgsern studiert. AuBerdem wurden in einigen niedrigschmelzenden Gl~sern die Vorg~nge beim Schmelzen und beim Kristallisieren untersucht.

spin-Entkopplung dutch

Doppelresonanz im

Festk6rper

(B. D. MosuL). An CaHPO,- und K~HPO~-Pulverproben wurde die Phosphor-31-Resonanz bei gleichzeitiger Einstrahlung der erotonenresonanz gemessen. Man land eine starke Verengung der ursprfinglich breiten Phosphor-Linie, woraus sich die verschiedenen magnetischen Wechselwirkungen bestimmen lieBen.

Zwis~henmolekulare Wechselwirkungen in Fluorbenzol-L6sungen (Y. YAI.ClNER). In L6sungen yon drei verschiedenen freien Radikalen in einfach substituierten Fluorbenzolen FC~HaK ( X = N H ~ , OCH~, CHa, N, J, CliO, NO~ in o-, m- und pStellnng) wurde die intermolekulare skalare Kontaktkopplung zwisehen Fluorkernen und Radikalelektronen untersucht. Messungen in Abhgngigkeit yon der Hammettschen Substituentenkonstanten und yon der chemischen Verschiebung zeigten, dab die St~rke der Wechselwirkungen yon der Energiedifferenz der z-Elektronenbahnen in beiden Molekiilen abh~,ngt. Ungepaarte Spindichte gelangt v o m Radikal in eine unbesetzte ~-Bahn und von dort iiber a-~-Austauschpolarisation an den Kern. Aus der spektralen Abhgngigkeit wurde weiter die Dy na mi k des Effektes studiert. Dynamis~he Kernpolarisation yon laC und a~P-Kernen (I-I. GRt3~ZEDI~K). Eine neue Nachweistechnik wurde ffir die Kernresonanz seltener Isotope im schwachen Magnetfeld entwickelt. Untersuchungen der dynamischen Kernpolarisation yon ~C- und ~lP-Kernen in organischen L6sungen zeigten skalare Kontaktkopplungen, die yon der chemischen Umgebung der betreffenden L6sungsmittelkerne abhgngen. AuffAllige Unterschiede wurden zwischen drei- und ffinfbindigem Phosphor gefunden, die mit der Rolle und dem Hybridisierungsgrad des e i n s a m e n Elektronenpaars in Verbindung gebracht wurden.

Abteilung flit Massenspekttoskopie und Isotopenkosmologie Direktor: Prof. Dr. H E I N m C H HINTENBERGER Das Verfahren der massenspektroskopischen Festk6rperanalysen wurde auf Gesteine ausgedehnt und durch Ausarbeitung eines Computerprogramms zur Auswertung der Analysen verbessert. Damit wurden die Spurengehalte ffir alle Elemente mit h6herem Atomgewicht als 130 in verschiedenen Typen yon Steinmeteoriten, in Tektiten und in den SilicatEinschlflssen yon Eisenmeteoriten bestimmt. In den SilicatEinschlfissen mancher t~isenmeteoriten wurde auf diese Weise ein starkes Europium-Defizit nachgewiesen (HINTENBERGER, BERGtIOF). Sowohl die Untersuchungen fiber die Bestrahlungsalter yon Eisenmeteoriten naeh der in der Abteilung entwickelten 4"K41K-Methode als auch die Untersuchungen iiber den Edelgasgehalt yon Eisen- und Steinmeteoriten wurden weitergeffihrt. Dabei wurden insbes, grobe Oktahedrite und Hexahedrite datiert (VosHAGE) und die Edelgase in neu gefallenen Meteoriten (Allende, gefallen Februar t968, und Belfast, gefallen April 1969) gemessen und ihre Bestrahlungsalter bestimmt WEBER, HINTENBERGER).Auch der Edelgasgehalt yon Mesosideriten wurde gemessen. Bei den Vorbereitungen zur Untersuchung yon Mondproben und Messungen an Mondstaub und Mondgestein wurde zur Erggnzung der Edelgasuntersuchungen ein hochaufl6sendes Massenspektrometer zur Untersuchung nichtedler Gase in Betrieb gesetzt, mit dem auch die Isotopenh~ufigkeiten yon Wasserstoff gemessen werden k6nnen. An den yon der NASA aus der Apollo It-Mission zur Verfiigung gestellten Proben von Staub und jedem Gesteinstyp wurde der Gehalt an allen Edelgasen sowie die nicht-edlen Gase Wasserstoff, Stickstoff, CO und CO 2 nntersucht. Am Mondstaub wurden die Konzentrationen und die Isotopenh~ufigkeiten der Edelgase auBer am Gesamtmaterial auch an verschiedenen Korngr6Benfraktionen, an mit Sguren abgesch~tzten Proben und an ausge4t*

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sonderten Mineralfraktionen bestimmt. Aus Messungen folgt, dab nicht nur die leichten, sondern auch die schweren E d e n gase in den Oberflgchenschichten der Kristallk6rner sitzen und offenbar dutch den Sonnenwind eingeschossen wurden. Als mittleres Bestrahlungsalter resultiert aus dem mNe-Gehalt ftir den Sfaub 200 Millionen Jahre, w~hrend sich ffir das KaliumArgon-Alter 4,2 Milliarden Jahre ergaben. Die Edelgase in den Mond-Steinen sind zum gr6Bten TeiI durch die kosmische Strahlung erzeugt worden. Das gilt im Gegensatz zu den Meteoriten auch ffir Krypton und besonders Xenon. In manchen Steinen wurde besonders viel Xenon-i3t gefunden, was sicher mit der kosmischen Bestrahlung zusammenh~ngt, abet noch nicht restlos verstanden werden kann. Ffir die Alter der Steine folgen sowohl aus den He, U/Th-Messungen als auch aus den K-Ar-Bestimmungen Zeiten zwischen 2,5 und 3,2-10 g Jahre. Die Bestrahlungsalter liegen bei den untersuchten Proben zwischen 20 u n d 400 Millionen ~ahren nnd variieren sehr stark. Vor rund 3 Milliarden Jahren sind die Gesteine aus einer Schmelze erstarrt; sie wurden dann, offenbar durch Meteoriteneinschlgge, an die Oberflgche geworfen und liegen dort seit 20 bis 400Millionen Jahren. Es wurden auch betrgchtliche Mengen CO, CO2, N~ nnd besonders H~ im Mondmaterial festgestellt. I m Wasserstoff ist das schwere Isotop stark abgereichert, ein Beweis daffir, dab auch dieser Wasserstoff zumindest zu einem groBen Tell aus der Sonne stammen muB.

Abteilung ffir Kosmochemie Direktor: Prof. Dr. HEINRICH W~/.NKE Der Anteil schneHer Neutronen an der Produktion der durch die H6henstrahlung induzierten Radioisotope in Meteoriten ist wesentlich gr6Ber als frfiher allgemein angenommen. Eindeufig ist die KorreIation mit dem BestrahlungsaIter und damit aller Wahrscheinlichkeit nach re_it den Bahnelementen der Meteorite. In Meteoriten, deren Bahnen n~her an die Sonne heranreichen, fanden sich allgemein relativ h6here Neutronenfl~sse (F. B~GEMANN und H. W~NKE). Es konnte noch nicht eindeutig entschieden werden, ob es sich hierbei allein um sekundgre - - im Meteoriten erzeugte - - Neutronen handelt oder ob auch solare Neutronen eine Rolle spielen. Messungen yon Chlor-36 und Argon 39 - - beides Produkte hochenergetischer Spallationsprozesse--in der Metallphase yon Stein- und Steineisenmeteoriten ergaben durchschnittlich h6here Werte als in Eisenmeteoriten vergleichbarer Gr6Be. Die aus diesen Messungen berechneten terrestrischen Alter der untersuchten Stein-Eisenmeteorite, deren Fall nicht beobachtet war, lagen fiberraschend niedrig. ~ b e r die H~lfte dieser Meteorite fiel vor weniger als 1000 Jahren auf die Erde (F. BE6~MANN und E. VILCSEK). Untersuchungen an edelgasreichen Chondriten wurden mit Messungen des Isotopenverhgltnisses yon Kohlenstoff fortgesetzt. Hierbei ergaben sich deutliche Unterschiede zwischen den hellen, Edelgas-freien und den dunklen Edelgas-reichen Anteilen, sowohl in der Konzentration als auch in den Isotopenverhgltnissen. Es konnte jedoch noch nicht gekl~rt werden, ob diese Unterschiede auf die Zumischung yon Anteilen, die dem Sonnenwind enstammen, zurfickzuffihren sind, wie es z.B. bei den Edelgasen der Fall ist (F. BEGEMANN n n d K. H~I~ZlNG~R). Yon weiteren Elementen. die wie Kohlenstoff und die Edelgase in normalen Chondriten hoch abgereichert sind, land sich in den Edelgas-reichen Meteoritkomponenten far Indium eine deutliche Parallelit~t mit dem Edelgasbzw. Kohlenstoffgehalt (R. RmDER und H. Ws nicht jedoch ffir das Element Bor (M. QUlJANO-RICO und H, WX~KE). I m Fall yon Bor ist eine zus~tzliche, durch den Sonnenwind implanfierte Komponente wegen der geringen H~ufigkeit diese Elemente auf der Sonne nicht zu erwarten. Die zuletzt genannten Ergebnisse entstammen Arbeiten fiber die Verteilung yon Spurenelementen in Meteoriten, die als Vorarbeiten far ~ n l i c h e Messungen an Mondmaterie mehr und mehr Gewicht bekamen. Die NASA stellte der Abteilung Kosruochemie aus dem Flug yon Apollo X I insgesamt 232 g Mondproben zur Yerffigung (t06 g Mondstaub, t i9 g eines magmafischen Steines sowie 4 Meine Proben verschiedener Gesteinstypen). Im Mondstaub und in dem 119 g schweren Stein wurden folgende durch die Einwirkung der H6henstrahlung erzeugte Radioisotope gemessen. 1~ 14C, ~Na, ~OA1, asC1, 3TAr und 89At. Diese Messungen erfolgten getrennt ffir einzelne Mineralkomponenten. Auf Grund der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung der einzelnen Mineralkomponenten konnten

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ffir die Mehrzahl der aufgeffihrten Radioisotope die Produktionsraten getrennt Iiir die verschiedenen Ansgangselemente berechnet werden. Neben Aussagen fiber die H6henstrahlung, und bier vor allem fiber die solare Komponente, wurden AbschAtzungen fiber den FluB sowohl der thermischen als auch der schnellen Neutronen m6glich. Aul3erdem lieferten diese Messungen die Grundlage ffir die Bestimmungen der ,,Aufenthaltszeit" der verschiedenen Proben an der Mondoberfl~che. An alien Proben wurden neben sehr exakten Analysen der mineralbildenden Hauptelemente 38 Spurenelemente bestimmt. Alle Messungen gesehahen mit Hilfe yon Neutronenaktivierung; die Aktivierung mit schnellen Neutronen erbrachte genaue Werte des kosmochemisch fiberaus wichtigen Elements Sauerstoff. Neben den Ergebnissen fiber die Konzentration der ffir Altersbestimmnngen wichtigen Elemente Kalium, Thorium und Uran sei besonders die negative EuropiumAnomalie in alien Mondproben angeffihrt. Es konnte ferner gezeigt werden, dab der hohe Titan- und Zirkon-Gehalt aller aus dem Flug yon Apollo X I zur Erde gebrachten Proben parallel geht mit einem hohen Gehalt an Hafnium. Ob im Mondstaub neben den Edelgasen, Wasserstoff, Stickstoff und Chlor auch Indium eine Sonnenwindkomponente zeigt, ist noeh ungekl~rt, da der Verdacht besteht, dab die Proben im Lunar Receiving Laboratory in Houston mit Indium verunreinigt wurden. Insgesamt kommen die Mondproben der chemischen Zusammensetzung nach den Eukriten (Ca-reiche Achondriten, eine seltene Klasse yon Steinmeteoriten) sehr nahe. Aus dem Mondstaub wurden einige Milligramm metallisches Eisen separiert, das Iein verteilt zu 0,6 Gewichtsprozent in der Stanbprobe enthalten war. Wie durch instrumentelle Neutronenaktivierung festgestellt werden konnte, entspricht die Verteilung der Spurenelemente Ni, Co, Ga, Cn, Ir, Au und W in diesen Metallteilchen genau derjenigen in den Metallteilchen yon Eukriten (H. WANKE, F. BEGEMANN, E. VILCSEK, R. RIEDER, F. TESCHKE, W. BORN, M. QUIJANO-RIc0, H. VOSHAGE und F. WLOTZKA).

Abteilung ffir Kernphysik Direktor: Prof. Dr. HERMANN W~-FFLER

Niederenergelische Kernprozesse. Bei der Untersuchung yon Kernprozessen, die eine Verletzung des Prinzips der Invarianz gegenfiber Raumspiegelung (sog. Parit~tsverletzung) erkennen lassen, konnte ein weiterer Fortschritt erzielt werden. Bei dem parit~tsverletzenden Zerfall des im 8,88 Me V (2-) Zustand angeregten 1sO in 1~C + ~He konnten Untergrundeffekte eliminiert und seine absolute Zerfallsbreite mit verbesserter Genauigkeit bestimmt werden. In einer anderen Untersuchung wurde im 160 auch der analoge ZerIall aus dem Anregungszustand 10,95MeV (O-) beobachtet. Das exakte Verhgltnis der Zerfallsbreiten dieser beiden am gleichen Kern ablaufenden Prozesse ist yon groBem theoretischen Interesse. Die z. Zt. laufenden Arbeiten beschAftigen sich mit der Bestimmung dieser Relation. Als weiteres Ergebnis der Untersuchung solcher ungemein schwachel~ Effekte konnte erstmals der Beta-Zerfall des Kerns 16N(2-) in das Niveau 9,85 MeV (2+) des 160 nachgewiesen und der ft-Wert bestimmt werden. Dieser l~bergang hat sich als der schwXchste unter allen bisher bekannten 1)berg~ngen vom Typus 2 - - + 2 + erwiesen. Elektronenlinearbeschleuniger. Im Rahmen der Untersuchung der Wechselwirkung zwischen Photonen und Atomkernen wurden die Messungen des elastischen Photonen-Streuquerschnitts und des totalen Kernabsorptionsquerschnitts weitergeffihrt. Als Ergebnis der Streumessungen konnte im Energiebereich zwischen 10 und t00 MeV die Verteilung der Dipol-Oszillatorst~rken bei Kohlenstotf, Sauerstoff, Magnesium, Sflicium, Calcium und Silber bestimmt werden. Es zeigt sich, dab mit wachsender Ordnungszahl diese Oszillatorstgrken zunehmend im Gebiet der ttiesenresonanz (ca. 20 MeV) konzentriert sind. Bei Kohlenstoff und Sauerstoff, den leichtesten der untersuchten Elemente, wurden IResonanzen bis zu 50MeV Anregungsenergie gefunden. Ffir die Summe der Oszillatorst~trken ergibt sich dabei einheitlich bei allen Elementen der 1,4-fache Wert der klassischen Summenregel. Eine vollst~ndige Messung des totalen Absorptionsquerschnitts liegt nun beim Kern 1sO vor. Sie ist in guter ~bereinstimmung mit den Ergebnissen des Streu-Experiments. Theoretische Kernphysik. Die den Mesonenstr6men im Kern zugeschriebenen Effekte wurden versuchsweise dutch eine Beimischung yon Baryonenresonanzen besehrieben. Diese Bei-

Naturwissenscha/ten

mischungen lassen sich st6rungstheoretisch berechnen. Ffir den Fall des Deuterons wurde eine Modellrechnnng durchgeffihrt Im weiteren wurde die Photonenstreuung an sph~rischen Kernen im Bereich der Riesenresonanz untersncht. Es wurden sowohl elastische als auch inelastische Photostreuquerschnitte im Rahmen des dynamischen Kollektivmodells der Riesenresonanz berechnet und mit den von J. M. MAISON (Orsay) gemessenen verglichen.

Max-Planck-Insfitut

fiir p h y s i k a l i s c h e

Chemie,

GGttingen Kollegium: Prof. Dr. MANFRED EIGEN, Gesch~tffsffihrender Direktor bis 3t. t2. 1969; Prof. Dr. HANS STREHLOW, Gesch~ftsffihrender Direktor ab 1. t. 1970; Prof. Dr. LEO DE MAEYER, Dr. MANFEED KAHLWEIT, Dr. THOMAS JovIN. - Weiteres Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. CARL WAGNER. Ausw/irtige Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. THEODOR F6RSTER, Stuttgart; Prof. Dr. PAUL HARTECK, Troy/N. Y., USA; Prof. Dr. HERMANN SCIIMALZRIED,ClausthalZellerfeld. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~tndig 27, nichtst~ndig 43. Ausl~tndische G/~ste 1 6 . - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 214; 1969, 258. -

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Chemische Kinetik (M. EIGEN und L. DE MAEYER) Entwicklung neuer Meflver/ahren zur Untersuchung schneller chemischer Reaktionen. Die bei Untersuchungen yon chemischen Relaxations-Prozessen h~Lufig verwendeten TemperaturSprung-Apparaturen wurden so weir verbessert, dab bis in den Mikrosekunden-Bereich bei Licht-Absorptions-Messungen Signal-zu-Rausch-Verh~ltnisse yon 10~ bis 105 erreicht werden. Weiterhin wurden Temperatur-Sprung-Apparaturen gebaut, bei denen die Beobachtung der ablaufenden Reaktionen mit Hilfe yon optischer Rotation, Fluoreszenz-Quantenausbeute und -Polarisation m6glich ist. Ferner seien als Neuentwicklungen genannt, ein Temperatur-Sprung-Verlahren, bei dem die L6snngsmenge ca. 5 [xl betr~gt, ebenfalls ein TemperaturSprung-Verfahren, bei dem die Zeitaufl6sung dnrch eine Kabel-Entladnng bei t 0 0 n s e c liegt und eine kombinierte Stopped-Flow-Temperatur-Sprung-Apparatur. Eine neue MeBanordnung erm6glicht die Freqnenz-Analyse yon Streulieht und Fluoreszenzlicht-Schwankungen und damit die Beobachtung der mikroskopischen Fluktuationen in cbemischen Gleichgewichten. SchlieBlich sei eine Apparatur erw~hnt, mit der im Tonfrequenzbereich viskoelastische Eigenschaften monomolekularer Filme nntersucht werden k6nnen und die f fir AuBerst pr/izise Messungen yon Obertl~chenspannungen an Flfissigkeiten geeignet i s t Protonen-~bertragungsreaMionen. Die Bestimmung der Geschwindigkeit des Protonenfibergangs zwischen Kombinationen yon SH-, NH-, OH- und zum Tell auch yon CH-S/~uren und entspr. Basen best~tigte eine kfirzlich ausgearbeitete Relation ffir die S~ture-Base-Katalyse. Messungen von Protonen-l'3bertragungsprozessen am Pyridoxal und Pyridoxamin sowie an einigen verwandten Verbindungen ergaben Hinweise aur den Reaktionsmechanismus der Glykogen-Phosphorylasen. Quantenmechanische Berechnungen an Modellsystemen ffihrten zu Aussagen fiber die Abh~tngigkeit der Stabilitgt verschiedener Vgasserstoffbrficken-Bindungen yon ihrer sterischen Anordnung und yon der Natur der Donator- und AkzeptorGruppen. !Vletallkomplexbildungsreahtionen wurden sowoh] in w~13riger als auch in nicht-w~tBriger L6sung untersucht. Die Besfimmung der kinetischen und thermodynamischen Parameter ffir die Bildung der Alkali- und Erdalkali-Komplexe des Murexids in Methanol ergab in bezug auf den RekombinationsprozeB ein ~hnliches VerhMten wie in Wasser: Die Bildung der Alkali- und h6heren Erdalkali-Komplexe erfolgt praktiseh diffusionsbestimmt, wghrend bei den leichteren ErdalkaliIonen der Austritt yon Solvensmolekfilen aus der innersten Koordinationssph~ire der Metallionen geschwindigkeitsbestimmend ist. Die Komplexgleichgewichte dieser Ionen mit Murexid in Methanol stellen vorzfigliche Indikatorsysteme ffir die Verfolgung des Ablaufs anderer, einer direkten Beobaehtung nicht zugAnglicher Reaktionen der Alkali- und Erdalkali-Ionen dar, die in der Physiologie yon groBer Bedeutung sin& - Anhand verschiedenartiger Liganden wurden weitere vergleichende Untersuchungen zur Komplexbild~ngshinetik von Metallionen der Haupt- und Nebengruppen in w~Briger L6sung durchgeffihrt In t)bereinstimmung mit frfiheren Befnnden

87. Jg., Heir 12, 1970

Max-Plallck-Gesellschaft t968--1969

zeigen die Ergebnisse das Vorliegen eines im wesentlichen dissoziativen Mechanismus fi~r den Substitutionsschritt an. Bet den 2- mid 3wertigen Metall-Aquoionen der 1. Obergangsmetallreihe f~hren die bet bestimmten Besetzungen der 3dElektronenschale auftretenden Ligc~nden]eldstabilisierungseHekte oder JAHN-TnLLER-Verzerrungen zn Unterschieden in den Substitutionsgeschwindigkeiten yon ca. 6 Gr68enordnungell. - - Die Komplexbildung yon Mono-Molyhdat nnd -Wolframrat mit zweiz~hnigen Liganden erfolgt als Additionsreaktion, unter Erh6hung der Koordinationszahl yon 4 auf 6. Ein iihnlicher Additions-Mechanismus liegt wahrscheinlich den schnell verlaufenden Anfangsschritten bet der Bildung yon Polymolybdaten und PolywoHramaten zugrunde. Untersuchungen der Kinetik dieser Polymerisierungsprozesse ergaben Hinweise auf die Bildung yon tetrameren und hexamerell Spezies Ms Zwischenprodukte (die Untersuchungen fiber die Bildung der IsopolysAuren erfolgten gemeinsam mit der Arbeitsgruppe yon Prof. GL:EMSER, G6ttingen). Gemeinsam mit einer Arbeitsgruppe des Physikalisch-Chemischen Inst. der Univ. GSttingen wurde die Dispersion der Kationenleitfghigkeit des ~Silherjodids im MikroweUenbereich bis 40 GHz gemessen. Bet 20 GHz zeigt sich eill deutlicher Riackgallg der Kationen-Leitfiihigkei• dem bei ca. 30 GHz ein zus~tzliches relatives Maximum fiberlagert ist.

Biologische Reaktionsmechanismen. Allf dem Arbeitsgebiet der Nuldeins~uren standen Modellstudien zur Basenpaarung und Strukturumwandlungen im Wordergrund. Fi~r die Paarung einzelner Basenderivate wurde aus Absorptionsmessullgen mit Ultraschall eine etwa 100real stiirkere Assoziation des GuaninCytosin-Paares gegeniaber dem Adenin-Uracil-Paar ermittelt, das seinerseits etwa t0mal stabiler als die nicht-komplement~ren Paare ist. ~hnliche Assoziations-Untersuchungen lieBen sich an Lactamen und heterocyclischell Aminen als Modellsysteme mit Hilfe der FelddispersJonsmethode ausfi~hren. Fiir die Adenin-Uracil-Basenpaaxung an Oligoadellyl- und Oligouridyls~uren verschiedener Kettenl~llgen konnten die elementaren thermodynamischen und ldnetischen Parameter bestimmt werden. Aus diesen Untersuchungen folgt, dab drei Basenpaare zur Bildung eines stabilen Helix-Keims erforderlich sind. In eiller Arbeitsgruppe im StScldleimer Inst. der Ges. Itir molekular-biologische Forschung gelang es, hei Strnkturiinderungen spezifischer Transferribonukleinsiiure~ und ihrer Teilstficke die Umwandlung einzelner Teilstrukturen zu erfassen, ihre Kinetik im Milli- bzw. Mikrosekundenbereich zu verfolgen und daraus die Stabilit~t einzelner Basenpaare zu bestimmen. Kinetische Studien zur Bindung von Fluoreszenz-Farbstoffen an natf~rliche Nukleins~uren nnd synthetische Polynukleotide zeigten, dab nach dem ersten Bindungssehritt mehrere Folgeprozesse ablaufen. Auf dem Arbeitsgebiet der Polyaminosi~uren und Proteine interessierten Strukturumwandlungsprozesse, insbesondere unter dem Aspekt der allosterischen Regulation yon Enzymen. Ftir kooperative Umwandlullgen an linearen Polymeren gelang es, eine Theorie der dielektrischen Dispersion zu entwiekeln und durch Messung der dielektrischen Dispersion die Killetik des Helix-Coil-Llberganges an Polyaminosguren zu verfolgen. An versehiedellen globulAren Proteinen konnte die Thermodynamik und Kinetik ether Strukturumwandlung direkt bestimmt werdell. Die kinetischen Ergebnisse sind im Einklang mit einer intramolekularen und kooperativen Konformations5.nderung zwischen zwei Zust~nden des Proteins. Den allosterischen Eigenschaften von Proteinell waren experimentelle Arbeiten und Modellrechnungen zur Interpretation des allosterischen Verhaltens gewidmet. Die Kinetik der kooperativen Bindung des Coenzyms NAD all Glycerophosphatdehydrogenase:aus Here, an die Isoenzyme und am modifiziertes Enzym zeigte, dab bet der Bindung yon NAD an das aus 4 Untereinheiten aufgebaute E n z y m mehrere Relaxationsprozesse auftreten, wobei dem langsamsten Proze2 die Konformations~nderung des Proteins zugeordnet wird. Zus~itzliehe Hinweise auf eine Konformationsiinderung des Enzyms bei der Bindung yon NAD gingen aus Messungen der R6ntgen-Kleinwinkelstreuung hervor (Zusammenarbeit mit Prof. O. KRATKY/ Graz). Kinetisehe Messullgen zur Bildung des Enzym-Coenzym-Substratkomplexes der Glyeerophosphatdehydrogellase ffihrten zum Nachweis mehrerer Zwischenprodukte. Als weitere Beispiele f fir allosterische Systeme wurden die Kinetik der Bindung yon Effektoranalogen und yon Farbstoffen an die Glykogen-Phosphorylase a und b sowie die kooperative Bindung yon Liganden an Fe(II)- und Fe(III)-Haemoglobin bzw. Myoglobin untersucht.

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Verschiedene Aspekte interessierten im Zusammellhang mit der Rolle yon Metallionell im Wirkungsmechanismus yon Enzymen. Eine direkte, kinetische Erfassung yon protolytischen Reaktionell im aktiven Zentrum gelang an der Co(II)Carbolls~ure-Dehydratase, wghrend die Kinetik der Elektronenfibertragung ether Oxidase ant Redoxysteme anhand des Kupferenzyms Laccase studiert werden konnte. Aufschlfisse fiber die Aktivierung der Pyruvatkinase dureh einwertige Kationen ergaben sich aus dem Befund, dab ein Ersatz yon Kalium-Ionen dutch die t0mal starker gebundenen Thallium(I)-Ionen m6glich ist. Prozesse an biologischen Membranen kSnnen dureh selektive Permeabilit~Lts~llderungen gesteuert werden. Als Voraussetzung zur Bearbeitung der Mechanismen solcher Prozesse gelallg einerseits die Herstellung verschiedener Typen yon definierten, aus mono- hzw. bimolekularen Phospholipidschichten bestehenden Vesikeln (Durchmesser: 500--t000A) als Modellsysteme fftr biologische Membranen. Andererseits wurde die Komplexbildung zwischen mehreren Antibiotika mit Eigenschaften eines Membrancarriers und Alkaliionen mit Hilfe des Indikators Murexid in Methanol studiert. Zur Deutung der beobachteten, groBen Geschwindigkei~konstante der Komplexbildung des Antibiotikums Monactin mis Natriumionen wird ein spezieller, schrittweiser Desolvatisierungsmechanismus des Kations, verbunden mit ether gleichzeitigen Konformations~nderung des Antibiotikums, gefordert. Die Eigenschaften eines Enzyms in einer Membran wurden anhand ether aus Bakterienmembrallen isoliertell nnd rein dargestellten, Mg-abhiillgigen ATPase an einfachen Lipidmemhranen studiert.

Arbeitsgruppe CARL WAGNER Das Vorkommen verschiedener PhaseI1 des Systems Ni-O und Cu-O als Ka• in reagierenden H~-O2-Gemischen als Funktion der Gaszusammensetzung wurde untersucht und die Folgerungen ffir die in einer Katalysatorstrecke auftretendell Konzentrationsprofile roll Reaktanten und Reaktionsprodukten entwickelt. Theoretische Unltersuchungen erbrachten Aufschlug fiber iolgende Prohleme: Stromausbeute bet der Elektrolyse yon Salzen mit Kationen in mehreren Wertigkeitsstufen; Auswertung von Diffusionsversuchen in mehrphasigen Zweistoffsystemen; 5rtliche Verteilllng der IZomponenteli in oxydischen nnd sulfidischen Zunderschichten bei der Hochtemperaturkorrosion yon bin~ren Legierungen; Ermittlung der Breite des Homogenit~tsgebietes von Ionenkristallen und intermetallisehen Verbindungen mit sehr kleinen Abweichungen yon der idealen st6chiometrischen Zusammellsetzung sowie Ermittlung der Aktivit~ten der Komponenten bet der idealen st6ehiometrisehen Zusammensetzulig. Die Homogenit~tsgebiete der Hoehtemperaturmodifikation roll Ag~Se und AgaTe bet t50 ~ sowie der Tieftemperaiurmodifikation yon Ag2S bet t 50 ~ und Ag2Se und AgaTe bet 100 ~ wurden mit Hilfe yon coulometrischen Titrationen und Leitf~higkeitsmessungen ermittelt. AuBerdem wurde die Kinetik nnd der Mechanismus der Oxydation yon )kthylen zu ~thylelioxid an Silber als Katalysator bei 300 ~ ermittelt. Im Mischsystem AgBr-NaBr wurden bei 400 ~ elektrisehe Leitf~ihigkeit und Selbstdiffnsion der liationen gemessen und mit Hilfe der erhaltenen Werte eine Theorie fiber korrelierte Elementarschritte der Diffusion in Systemen dieser Art geprfift.

Arbeitsgruppe HAI~s STR~HLOW Es wurde der detaillierte Mechanismus yon Komplexbildungsreaktionen theoretisch und experimentell untersucht. Die Verh~Lltnisse ffir eine elektrostatische Berechnung ffir die Energetik bet Komplexbildungsreaktionen silld besonders einfach f~r hoehgeladene kleine Kationen als Zentralatom. Ein konzertierter Mechanismus fflr den I,igandenaustausch wurde aus derartigen Rechnungen erschlossen. Experimentell wurden solche Reaktionen an den Systemen AI2(SO4)a, Ga2(SO,)s, BeF 2 nnd AIFe(CN)6 studiert. IKernmagnetische Untersuehungen der Hydratationskinetik ergaben die Existenz eines Trihydrats ffir BrenztraubenMinre und fi~r c~-Ketoglutars~iure. Um ffir die in der Arbeitsgruppe betriebenen killetischen Messungen yon Ionenreaktionen geeignete Methoden fiir sehr sehnelle Umwandlungen zur Verffigung zu haben, wurde eine Temperatur-Sprung-Apparatur mit Riesenimpulslaserheizung entwickelt, mit der Relaxationszeiten bis zu I t~sec gemessen werden k6nnen. Eine entsprechende Anordnung mit Blitzlichtheizung wurde erstellt. Fiir

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Naturwissenscha/ten

Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

den Zeitbereich von 5 . t 0 -s bis t0-4sec wurde eine SchM1relaxationsmethode mit elektrischer Leitf~higkeitsdetektion der chemischen Relaxation entwickelt. Die Spin-Echo-Teehnik zur Messung schneller Reaktionen wurde verbessert und das modifizierte Verfahren auf die Untersuchung der Protolyse yon A1a+ angewandt. Ffir eine Deutung der Eigenschaften yon Elektrolytl6sungen ist die Kenntnis der Wechselwirkung yon Ionen mit L6sungsmitteImolekfilen erforderlich. Aus kernmagnetischen Messungen am System A1CLs-CH3CN(CHs)~SO k6nnen die LSsungsmittelmolekfile in der Solvathfille des Aluminium-Ions direkt beobachtet werden. Die Messungen erm6glichten nicht nut ffir verschiedene L6sungsmittelzusammensetzungen eine Bestimmung der Solvatationszahlen und der Geschwindigkeitskonstanten ffir den L6sungsmittelaustauseh, sondern ergaben, daft Aluminiumionen mit unterschiedlich zusammengesetzter Solvathfille nebeneinander in den L6sungen vorliegen und direkt bestimmt werden k6nnen (H. SCHNEIDER). Der EinfluB einer solchen ausw~hlenden Solvatation yon Ionen auf die Gesamteigenschuften yon L6sungen wurde am System AgNO~-HO2-CH~CN untersucht. Die obere kritische Entmischungstemperatur yon Wasser-Acetonitril wird yon hydratisierten Elektrolyten zu h6heren Temperaturen, hingegen yon Salzen, bei denen Kation und Anion entgegengesetzt solvatisiert sind, zu ldeineren Temperaturen verschoben. Mit dem Formalismus der Thermodyamik irreversibler Prozesse konnten die Transporteigenschaften sehr konzentrierter w~Briger Silbernitrafl6sungen (bis zu t4 molal) auf die Ion-Ion- und Ion-Gegenion-Wechselwirkungen zurfiekgeffihrt werden.

Arbeitsgruppe MANFR~D KAHLWEIT Die Untersuchungen der Kinetik der Phasenbildung und -umwandlung wurden fortgesetzt. Die Differentialgleichnngen zur vollst/indigen Beschreibung eines F~llungsvorgangs kSnhen numerisch gel6st und damit die vorgeschlagene geschlossene Theorie abgerundet werden. Die Theorie der UmlSsung (OSTWALD-Reifung) auf Niederschl~ge mit nichtlinearer Wachstumskinetik wurde erweitert und die Messung der Um16sungsgeschwindigkeit kondensierter Metallpartikeln auf festen Unterlagen zu Ende geffihrt. Die Untersuchung der F~llungsreaktion

Auf dem Gebiet der analytischen Chemie wurden photometrische Verfahren hoher Genauigkeit zur ]3estimmung yon Zirkon, Silicium und Phosphor ausgearbeitet. Auf technologischem Gebiet wurde ein Verfahren entwiekelt, die Planheit in Breitenrichtung beim Kaltwalzen durch Rfickbiegung der Arbeitswalzen zu regeln. Versuche zur Beeinflussung des Formitnderungsverm6gens schlecht verformbarer Werkstoffe zeigten, dab im Zugversuch bei fiberlagertem hydrostatischen Druck stiirkere Form~nderungen sonst spr6der Werkstoffe mSglich sind. I m Bereich der mechanischen Werkstof[prig]ung fflhrte die Analyse des Kerbschlagversuchs auf das Auftreten yon StoBwellen bin z u d e r Vorstellung, dab bei allen spr6den Brfichen elastische Wellen eine wichtige Rolle spielen. Auf dem Gebiet der Konstitutionsforschung wurde ein automatisches Verfahren zur Bestimmung yon Gr6Ben nnd ~ e n gen ausgeschiedener Phasen entwickelt, bei dem Metallmikroskop, Fernsehkamera und Digitalrechner zusammenarbeiten. Die Anwendung auf die Carbid-Einschlfisse in WerkzeugstAhlen ergab einen Zusammenhang zwischen Karbidmenge und VerschleiBbest/indigkeit. Aus der Verfolgung des Aufl6sungs- und Einformungsvorgangs w/ihrend der Austenitisierung ergaben sich neue MSglichkeiten zur ~_nderung der GrSBenverteilung der Carbide. Die Arbeiten zur zerst6rungs/reien Werksto]]prii[ung mit energiereicher Strahlung ffihrten zu einer wesentlichen Verbesserung der Aufnahmebedingungen, so dab die Bildgfite yon Aufnahmen mit s~ bei grSBerer durchstrahlter Dicke jetzt den Betatronaufnahmen durchaus gleichwertig sind. Auf dem Gebiet der Metallphysik wurden die Arbeiten fiber das Dreistoffsystem Eisen-Kohlenstoff-Titan abgeschlossen. Die dutch Neutronendiffraktometrie und MSssbauerspektroskopie erzielten Ergebnisse fiber die Ordnungseinstellung im System Eisen-Kobalt-Silicium sind in guter ]~bereinstimmung mit den Aussagen der Theorie der Ordnungseinstellung. Die magnetische Struktur der e-Nitride wurde mit Hilfe der M6ssbauerspektroskopie aufgekl~rt.

Max-Planck-Institut

fiir E i w e i B - und

Lederforschung, M / i n c h e n Komm. Direktor: Prof. Dr. WALTER HOPPE, Abteilungsleiter am Institut: Priv.-Doz. Dr. KIJRT HA~NIG, Prof. Dr. KLAUS KOHN. - - Weiteres Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. WOLFGANS GRASSMAme.- - Auswiirtiges Wissenschaftliches Mitglied: Prof, Dr. HEINZ JA~ODZlNSKI, Gauting. - - u 6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 222; 1969, 265. -

NHs(g ) + HCI(g) = NH4CI(s ) wurde abgeschlossen und dabei das Auftreten diskreter F/fllungszonen bei der Gegendiffusion der Reaktionspartner aufgetd~rt. Die Arbeit fiber die Kinetik der Ausseheidung in Ni-Si-Legierungen mit einer ErwMterung der Uml6sungstheorie auf Systeme mit verAnderlichen Diffusionskoeffizienten wurde beendet. Es gelang, die UmlSsungsgeschwindigkeit kristalliner Niederschliige in w/iBrigen L6sungen mit Mille periodiseher Temperatur~tnderungen wesentlich zu erh6hen und damit einen Weg zur Vergr6berung feinkristalliner EnzymKristalle aufzuzeigen. Eine Anordnung zur Untersuchung der Wachstumskinetik yon Nadelkristallen (Whiskers) wurde entwickelt und Beitr/ige zur Aufkl~rung der Wachstumskinetik yon Dendriten in wABrigen LSsungen vorgelegt.

Max-Planck-Institut

f~r Eisenforschung,

Dfisseldorf Direktor: Prof. Dr. WZLLr OELSE~ (gest. am 25. Juli 1970). Weiteres Wissenschafttiches Mitglied: Prof. Dr. FEANZ W~VER. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st/indig 26, nichtsti~ndig 39, darunter 7 Auslgnder. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 2t8; 1969, 260. I m Arbeitsbereich des Direktors ergaben die Untersuchungen fiber den EinfluB yon Silicium aus Eisenschmelzen auf KMk-Calciumfluorld-Tonerde-Schlacken eine fiberrasehend starke reduzierende Wirkung des Siliciums. Hieraus ergeben sich Wege, Stahlschmelzen unter den schiirftsten reduzierenden Bedingungen zu entkohlen. Metallurgische Arbeiten fiber die Anwendung von KristallkMk ffihrten zu wesentlichen Verbesserungen der QualitAt hochlegierter Stahle, die in 0fen erschmolzen waren, die mit den neu entwiekelten Steinen aus Kzistallkalk zugestellt warden. Ffir Tauchmessungen in Eisenschmelzen wurde eine MeBzelle entwlckelt, die eine gemeinsame Temperatur- und Sauerstoffbestimmung erlanbt.

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AbteJlung ffir R/~ntgenstrukturforschung Direktor: Prof. Dr. WALTER HOPPE. Wissenschaftlich Arbeitende: st~indig 25, nichtstiindig 26. Ausl~indische G ~ t e 3. -

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Es wurden Zusatzger~te zu frtiher beschriebenen automatischen Einkristalldiffraktometern entwickelt. Eines dieser Zusatzgeriite erm6glicht es z.B., die Winkelbereiche zu erweitern, so dab die volle Kugel des reziproken Raumes vermesen werden kann. Damit arbeitet das Geriit auch i n F~illen mit gfinstiger Geometrie, in welchen keine vorhergehende Justierung des Krist~Lllchens erfolgt. Gleichzeitig wurden Rechenmaschinenprogramme erstellt, die es gestatten, unjustierte Krisfalle zu vermessen. Es wurde ferner ein Diffraktometer entwickelt, mit welchem gleichzeitig !YIessungen bei zwei R6ntgenwellenl~ingen durchgefiihrt werden k6nnen, Mit Verwendung einer entspr. MeBmethodik ist es dann m6glich, iiuBersf geringe Intensit~itsdifferenzen - - die auf den :EinfluB der anomMen Streuung zurfickzuffihren sind - - zu ruessen. Es wird geprfift, ob derartige Messungen Vorteile ffir die R6ntgenkristallstruktur~nalyse yon Proteinen bringen k6nnen. Ffir die Vermessung yon Kleinwinkeldiagrammen oder Weitwinkeldiagrammen an L6sungen wurden automatische Apparaturen geschaffen. Auch hier wurde m6gliehst hohe Genauigkeit bei der iV~essung geringster Intensit~tsdifferenzen angestrebt. Mit diesen Apparaturen sollen insbes. Schweratomkomplexe yon kleineren und groBen iV1olekfilen in LGsung untersucht werden. Die ProzeBrechenmaschine Siemens 303 wurde durch eine Rechemmaschine Siemens 30% ersetzt. Diese ist durch einen TelekommunikationskanM mit einer Rechenmaschine I B M 1130 verbunden, welche als AuBenterminal mit einer l~echenmaschine I B M 360/91 des Instituts ffir Plasmaphysik in Garching durch eine Telefonleitung verbunden ist.

57. f g., Heir 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

Damit ist es m6glieh, die durch Messung ermittelten Informationen - - insbesondere die :R6ntgenstreuintensit~iten - auf direktem Wege in jeder dieser 3 Maschinen verarbeiten zu k6nnen. Von unseren Auswertemethoden haben sich die auf der Basis yon Triple-Produktmethoden entwickelten direkten Methoden ganz besonders bewiihrt. Bei den Phasenverbesserungsprogrammen wurde die Konvergenz dutch /~nderung der Verzerrungsans~itze ffir die :Elektronendichte verbessert. Eine gleichzeitige Ab/inderung der Programmstruktur erbrachte so kurze Reehenzeiten, dal3 diese Methode als l~outinemethode fOx die Analyse yon Strukturen verwendet werden kann. Es wurden ferner Untersuchungen durchgeffihrt, mit I-tilfe der anomalen Streuung yon Sauerstoff absolute Konfigurationen zu bestimmen. Diese Versuche verliefen erfolgreich; damit war es z.B. beim Phorbol m6glich, die absolute Konfiguration zu bestimmen, ohne ein Schweratomderivat herstellen zu mfissen. Gerade im Tall der durch die direkten Methoden erm6glichten Untersuchungen yon Leichtatomstrukturen ist eine 1Viethode zur Bestimmung der absoluten Konfiguration, welche yore Einbau eines Schweratoms unabh~ingig ist, wichtig. Die Analyse yon Tetramethylennaphthazarin ergab, dab das Molekiilbild aus zwei Molekfllbildern mit asymmetrischer Wasserstoffbindung zusammengsetzt ist, welche sich statisfisch fibertagern. Ob eine Naphthazarin-Struktur mit OH bzw. CO an dem gleichen oder an verschiedenen Benzolringen vorliegt, kann damit mit dieser Methode nicht gekl~irt werden. Die Ergebnisse erkl~ren gleichzeitig aueh die anomalen atomaren Abst~nde der OH- bzw. CO-Gruppe. Untersuchungen am unsubstituierten Naphthazarin haben diese fiberraschenden ]Ergebnisse best~tigt. Neben der statistischen -0berlagerung zweier Strul~turen kann auch ~ihnlich wie bei Eis oder Imidazol ein Tunneleffekt der Protonen diskutiert werden. Ein neue cocamerogener Wirksto[f, isoliert yon HECKER u.a. aus Euphorbia ingens (Krebsforschungsinstitut in Heidelberg), konnte mit unserer neuen Variante der Triple-Produktmethoden in seiner Konstitution aufgeklArt werden. Die als Ingenol hezeiehnete Verbindung unterscheidet sich yon Phorbol insbes, dutch ein quartAres C-Atom und eine CO-Brficke. Weitere Untersuchungen mit dlrekten Methoden betrafen die Analysen der Molekfil- und Kristallstrukturen yon 3, 5, 8, t0Tetramethylcycloheptazulen, yon Bieyclo [2,2,2]octadien(2,5)dicarbons~ure(2,3) und Bicyclo[2,2,t~-heptadien(2,5)-dicarbonsAure(2,3): In allen untersuchten Leichtatomverbindungen konnten die Atome mit sehr groBer Genauigkeit festgelegt werden. Meist konnten zudem alle Wasserstoffatome gefunden werden. In der proteinstrukturanalytisehen Gruppe wurde insbes, das Insektenh~imoglobin Erythrocruorin (Chironomus Thummi) mit einer AuflSsung yon 2, 5/k atomar aufgeld~irt. Die Festlegung der Seitenketten gelang unter Benutzung yon sequenzanalytisehen Daten, die yon G. BRAmqlTZ~R und Mitarbeitern im MPI ffir Biochemie ermittelt worden sind. Mit Differenzfouriersynthesen geringer Aufl6sung wurde das Studium der Strukturuntersehiede bei Ver~inderung des p H fortgeffihrt. Verwendung des Elektronenmihroskops zur Strukturanalyse. Neben den experimentellen Arbeiten zur Verwendung der Zonenkorrekturplatte als Aufl6sungs- und kontraststeigerndes Korrekturelement ffir H6chstaufl6sungselektronenmikroskopie wurde mit Untersuehungen begonnen, das Bild dutch Mar6ehalsche Bildrekonstruktion zu gewinnen. 1V~an kann zeigen, dal3 das aufl6sungssteigernde Prinzip der Zonenkorrekturplatte aueh wirksam wird, wenn man nach einem yon ]Vfar~ehal in der coh~irenten Liehtoptik zuerst angewandten Ver~ahren ein unter bestimmten ]3edingungen aufgenommenes verzerrtes Abbild des Objektes rechneriseh analysiert, die Konstanten der opfischen Fehler bestimmt und anschlieBend die Bflder mit Korrektur dieser Fehler rechneriseh synthetisiert. Die Durehfiihrung erfordert schnelle Programme ffir Fourieranalyse und Fouriersynthese, die an den photometrisch ermittelten Dichtedaten der elektronenmikroskopischen Aufnahmen angewandt werden mfissen. Ein ffir die Photometrierung der Aufnahmen mit hoher Aufl6sung geeignetes automafisches Photometer mit Lochstreifenein- und Ausgabe und die rechnerisehen Programme wurden entwickelt. Die I(orrekturprogramme ffir die Linsenfehler wurden ebenfalls verbessert: Dutch Anwendung yon Anpassungsverfahren nach kleinsten Quadraten konnte eine betr~ichtliche Genauigkeit in der Bestimmung der Konstanten erzielt werden. Bildrekonstruktionsversuche wurden bereits vorge-

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nommen. Weitere Untersuchungen betrafen die Messung anderer elektronenmikroskopischer Fehler - - z.B. des Drifts und der Vibrationsversehmierung - - dutch Studium der Fouriertransiormierten des elektronenmikroskopischen Bildes. Mit der Bilddi~erenzmethode wurde ein neues elektronenmikroskopisches Verfahren eingeffihrt, das ein Bild als Differenz yon zwei Aufnahmen erzeugt. Dies ist vor allen Dingen dann yon Interesse, wenn man - - wie bei hohen Aufl6sungen - - die atomare Struktur des Tr~gerfilms st6rt. I m Prinzip ist mit diesem Verfahren die Untersuchung yon sehr kleinen Molekfilen m6glich. Ein neuartiges physikalisches Differenzverfahten zur Separierung der Bilder yon Sehweratomen yon der Struktur yon Leichtatomen bei hoher Aufl6sung wurde angegeben. Es beruht aui einer gewichteten Differenzbildung zwischen dem Realteil einer Bildamplitude und seinem Imagin~rteil. Ein neues Bildrekonstruktionsverfahren wurde entworfen, das den Nachteil des Mardehalschen Bildrekonstruktionsverfahrens - - n/imlich das verschiedene Gewieht der Absolutwerte der gemessenen Fourierkoeffizienten - - dadurch vermeidet, dab Aufnahmen mit Abblendung der halben Aperturebene vorgenommen werden. Das Verfahren gestarter auch die Registrierung der komplexen Bildamplitude. Die Ausnutzung der hohen Aufl6sungen, die mit Zonenkorrekturplatten oder mit Bildrekonstruktionen auch bei konvenfionellen Elektronenmikroskopen erreichbar w~iren, erfordern die I-Ierabsetzung der sekund{iren Fehler wie ]3liddrift, Schwingungen des Blldes, chromatische Fehler (Stabilit~t von Beschleunigungsspannung und Linsenstrom) etc. Um optimale Bedingungen fiir das Studium des Einflusses dieser Parameter zu schaffen, wurde eine Elmiskop i0t Installation im Gel~nde des MPI fox Verhaltungsforschung an einem nach geophysikalisehen Messungen ~uBerst ruhigen Standort aufgestellt. Diese Installation kann mit einer Hochspannungsanlage und einer Winkelstromversorgung betrieben werden, die relative Genauigkeiten yon i0 -6 fiber die Dauer yon mehreren Stunden garantieren.

Arbeitsgruppe Peptidchernie (Priv.-Doz. Dr. ERICH WOI~SCH) Groflsynthese yon Glucagon. Die erarbeiteten Verfahren lieBen sich ft~r den ,,t00 Gramm-Mal3stab" fibertragen; es konnten ca. 80 g allseRs geschfitztes Nonicosapeptid und nach Abspaltung der Schutzgruppen ca. 70 g Rohglucagon gewonnen werden. Phagen-fd-H~llproten, Versuehe zur Synthese. Die unter den Bedingungen der konventionellen Synthese aufgebaute carboxyl-endstgndige Sequenz 37---49 ffihrte zu sehr schwer16slichen Produkten, die sich unter den Normalbedingungen der Peptidsynthese nut in geringem Umfang zu h6heren Sequenzen erweitern liel3en. Die Technik einer ,,l~estk6rperSynthese" an der eigenen, aufgebauten Peptidsequenz als ,,Trggermaterial" h a t t e anfangs Erfolg: Es gelang, den Sequenzbereieh 33--49 aufzubauen. Das dann folgende hydrophobe Fragment mit 5 Valin- und Isoleucin-Resten liel3 sich wegen seiner v611igen Unl6slichkeit nicht zur weiteren Verknfipfung mit dem Teilstiick 33---49 verwenden. Z.Z. laufen Versuche, durch lXleuentwieklung 16sliehkeitsvermittelnder Schutzgruppen den Engpal3 zu umgehen. Sekretin-Totalsynthese. Unter I-Ieranziehung der bei der Synthese des Glueagons erarbeiteten Methodik gelang es relativ rasch, das aUseits geschfitzte Heptacosapeptidamid t - - 2 7 aufzubauen, wobei die gew~hlte Maslderung der Arginin-Reste (protonierte Guanido-Funktion) fox den Syntheseweg, wie auch fiir die Reindarstellung yon Zwischenprodukten mittels physikalisch-chemiseher 1Viethoden, sich Ms ~.uSerst vorteilhaft erwies. Nach Abspaltung der Schutzgruppen wurde fast quantitativ ein ,,Roh-Sekretin" erhalten; an der Reindarstellung wird gearbeitet. Gastrin, Totalsynthese des Leucin( la)-Human-Hormons. Unter erneuter Anwendung der far die Gineagondarstellung erarbeiteten Verfahren gelang die Synthese des allseits geschfitzten Heptadecapeptid-Amids ohne gr61]ere Komplikationen. Das yon den Schutzgruppen befreite Syntheseprodukt konnte nach Gelfiltration an Sephadex G-t5 sehr rein als weil3es Pulver (Hexa-Ammoniumsalz) erhalten werden. Das synthetische Gastrin ist im Tierversuch hoeh alrtiv; die therapeutische Verwendung am Menschen verlief, prae- und postoperativ verabreicht, mit bestem Erfolg (biologische Versuche yon Prof. HOLLE, Direktor der Chirurgischen Polildinik, Univ. Mfinchen). J Grundlagen]orschung: a) Der Schutz der Sulfhydryl-Funktion des Cysteins galt lange als unbefriedigend gel6stes Problem;

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mit der Einfiihrung des S-tert.-Butyl-mercapto-Restes wurde eine neue Maskierungsm6gHchkeit der S-Funktion gefunden, die einerseits u n t e r den Bedingungen der Peptidsynthese incl. der Demaskierungstechnik bet den wichtigsten Sehutzgruppen stabil, andererseits aber dutch Sulfitolyse bzw. besser vermittels des Cleland-Reagenzes reversibel gestaltet werden kann. Obgleich mit der fiberrasehend leichten Einffihrung der Schutzgruppe ein asymmetrisehes Disulfid erstellt wird, finder die gefiirchtete Disproportionierungsreaktion (steriseher Effektl) nieht start. Die Synthese h6herer Pepfidwirkstoffe mit Hilfe dieses neuen Cystein-Derivates wird in mehreren Pepfidlaboratorien angestrebt. - - b) Die Abspaltungstechnik fflr den N-NitrophenylsulfenyI-Rest konnte erweitert werden: Die yon ISXLIN und KESSLER als Gleichgewichtsreaktion beschriebene nueleophile Spaltung der Sulfenamid-Bindung mittels l~hodan-Ionen liel3 sich in Richtung der t00%igen Spaltung dirigieren, wenn dem Spaltungsansatz Indol-Derivate zum Abfangen des ,,aktiven" Sulfenyl-Rhodanids zugesetzt wurden. Die Reaktion liel3 sich mit gleich gutem Erfolg auch bei Synthesen an ,,FestkSrpern" ausffihren; die ausgezeichnete L6sliehkeit des resultierenden Thio-Indol-Derivats in h y d r o p h o b e n L6sungsmitteln, speziell Petrol~ther, llil3t die sichere E n t f e r n u n g des stark f~rbenden Sulfens~urederivats zu. Emym-analytische Arbeiten: a) Analog zu dem im hiesigen Laboratorium entwickelten Kollagenase-Substrat konnte in Gestalt yon p-Phenyl-azobenzyloxycarbonyl-prolyl-phenylalanyl-glycyl-D-arginin ein ,,Chromophor-Acyl-Peptid" erstellt werden, das eine einwandfreie und rasche Bestimmung yon Chymotrypsin bis 3 ? - E n z y m / m l gestattet, b) I n Weiterentwicklung des Chromophor-Bestimmungsprinzips ffir Kollagenase wurde anstelle des Azo-Chromophor-Systems eine ,,Azulen-substituierte" Acetyl-Gruppierung gew~hlt. Es konnten eine Anzahl dieser neuen Chromophor-Acyl-Peptide, die die Ms bislang kollagenspezifisch angesehene Peptidsequenz Pro-Leu-Gly-Pro enthalten, synthetisiert werden; sie werden in Abhiingigkeit der jeweils vorgenommenen Substitution am Amino- oder Carboxyl-Ende yon Kollagenase versehieden raseh (in feststehenden Zeitintervallen zwisehen 0 - - t 0 0 % ) gespalten. Somit k a n n die bisherige Spezifit~tsregel ffir Kollagenase nicht mehr aufreeht erhalten werden, u m so mehr, als bet einem Substrat aueh eine ,,Fehlstellenspaltung" eindeutig naehgewiesen werden konnte. Auch wurde festgestellt, dal3 die als kollagenase-spezifisch angesehene Pro-X-Gly-ProSequenz auch yon Subfilisin A, wiederum in Abhiingigkeit yon dem jeweiligen Substituenten an dieser Sequenz verschieden rasch, aufgespalten wird. I n Auswertung dieser Ergebnisse ist eine gleichzeitige Bestimmung yon Kollagenasen u n d Subfilisin A nebeneinander und damit eine Unterscheidung der beiden Enzyme m6glich. Die Ergebnisse konnten durch eine neue massenspektrometrische Untersuchungsteehnik erh~irtet werden. Diese Technik seheint ferner neue M6glichkeiten der massenspektrometrischen Reinheitsprfifung natfirlicher u n d synthetischer Peptidsequenzen zuzulassen.

Abteilung Hannig Leiter: Priv.-Doz. Dr. KI~RTI-IANNIG. - - W i s s e n s c h a f t l i c h Arbeitende: st~ndig 8, nichtst~ndig 24, darun• 4 auslgndische G~ste. Mit einer neuen besonders schnell arbeitenden tr~gerfreien Abtenkungsele~trophoreseapparatur k o n n t e n eine Reihe schwietiger Trennprobleme ge16st u n d u.a. neue Ergebnisse bei biologischen und biochemischen Abl~ufen erhalten werden. So gelingt aus einem Verband lymphoider Zellen mit morphologisch ~hnlichen Eigenschaften die Trennung in einzelne spezifisch charakterisierte Populationen aufgrund ihrer unterschiedlichen Oberfl~ehenladung (HANNIG, ZEILLER). Da die Vitalitiit des Zellmaterials erhalten bleibt, konnte am Betspiel eines t9 S antik6rperproduzierenden Systems yon Zellen aus dem B a u c h l y m p h k n o t e n yon R a t t e n der Veflauf der I m m u n a n t w o r t auf einen antigenen 1Reiz (Hammelerythrocyten) qualitativ und q u a n t i t a t i v verfolgt werden (ZEILLER, PASCI~ER). Die sieh aus L y m p h o z y t e n entwiekelnden Antik6rperproduzenten ~Lndern in den versehiedenen Differenzierungsstadien ihre Oberfliichenladung, und es ist somit m6glich, ,,]31asten" yon ,,Plasmazellen" zu trennen. Danlit liel3 sich die I m m u n a n t w o r t zwei Phasen zuordnen: Die erste Phase setzt sich zusammen aus Antigenerkennung, der Bereitstollung des Blastenvorl~ufers, die Teilung in Blasten, die sich eniweder sofort in unreife Plasmazellen wetter differenzieren oder auf einer friihen Entwicklungsstufe stehen bleiben und die Potenz der spezifischen Antik6rperbildung ,,konservieren". Die zweite Phase beginnt m i t der Differenzierung eines Blasten

Naturwissenschaflen

in eine unreife Plasmazelle; die I m m u n a n t w o r t l~uft mit konstanter GesetzmgBigkeit und maximaler Proliferation der Antik6rperprodnzenten bis zu ihrer Alterung ab. Die Proliferation umfai3t innerhalb yon zw61f Stunden zwei Mitoseschritte. Aus einem Blasten k6nnen somit vier Antik6rperproduzenten entstehen. D i e kombinierte Anwendung des elektrophoretischen Trennverfahrens m i t klassischen Zentrifugationsmethoden, die u.a. zu einer 240faehen Anreieherung einer Lysosomenfraktion ffihrte (STAHN), wurde auch zur Isolierung, Reinigung und Charakterisierung yon biologischen Membranen eingesetzt (HEll)RICH). Die mit herk6mmlichen Techniken n u r in ldeinen Mengen isolierbaren Membransysteme yon Rattenlebermitoehondrien konnten in ausgezeichneter Reinheit und in pr~parativen Mengen schonend getrennt und anfgrund ihrer elektrischen Oberfliichenladung charakterisiert werden: Die ~uBeren Membranen yon Rattenlebermitochondrien besitzen dieselben elektrophoretischen Eigenschaften wie intakte Mitochondrien, die innere Membran mit der Matrix v61lig andere. So k o n n t e n verschiedene Enzymsysteme, deren Lokalisierung im Mitochondrion nicht eindeutig gesichert war (Citronens~urecyclus, MAO, rotenon-insens. NADH-cyt c-Reduktase etc.), endgiiltig den mitochondrialen U n t e r s t r u k t u r e n zugeordnet werden. Es gelang auch, aus den I n n e n m e m b r a n e n der Mitochondrien ein E n z y m zu isolieren, das synfhetischen Kollagenasesubstraten gegent~ber hoch aktiv ist und eine echte S~ugerkollagenase zu sein vort~Luschte, sich nativem Kollagen gegenliber aber absolut inaktiv verh~It. I m Zusammenhang mit diesen Arbeiten wurde aus elektrophoretisch angereicherten Peroxisomen die native Form der Leberkatalase isoliert, deren Terti~irstruktur (,,Isoenzym"-Muster) untersucht wird (KUNTZ). Die Arbeiten zum Transport genetischer In[ormationen aus dem Zellkern in das Cytoplasma wurden weitergeffihrt (ScHWEIGER). m - R N S ist im Zellkern, ebenso wie der fiberwiegende Teil der gesamten schnell markierbaren RNS, an eine spezifische Proteinkomponente gebunden und liegt als ,,Informosom'" vor. Der Proteinanteil dieser Teilchen konnte isoliert und analysiert werden. Es zeigten sich mehrere charakteristische Proteinbanden, die durch Reduktion bzw. Oxydation teilweise ineinander ~berffihrt werden kSnnen. Da man vermutete, dab Kerninformosomen die Vorl~ufer cytoplasmatischer m-Ribonucleoprotein-Partikel sind, bestand die M6glichkeit, dab diese ebenfalls Informosomenprotein enthalten. Der erste definitive Nachweis gelang an Mikrosomen und Polysomen der Rattenleber. Aus Mikrosomen wurde mit Na-Desoxycholat eine Membranfraktion isoliert; die Polyribosomen wurden ill der trAgerfreien Elektrophorese in ribosomale Untereinheiten und eine Fraktion getrennt, welche nach Kurzzeitmarkierung mit Orotsaure in vivo die gesanlte Radioaktivit~t enth~lt. Die Proteine aus den beiden Organellfraktionen wurden wie aus Kerninformosomen elektrophoretisch isotiert und analysiert (ScI~WEIGER, GO,O, SPITZAUER). Die Befunde spreehen fiir eine Beteiligung des Informosomenproteins am Transport yon m - R N S zu Often der Proteinsynthese im Cytoplasma. Ob dem Protein aueh eine definierte F u n k t i o n bet Vorg~ingen der Transkription oder Translation zukommt, l~il3t sich mit den bisher isolierten harnstoffhaltigen Pr~iparaten noch nieht entseheiden. In Fortffihrung der Arbeiten iiber kollagenolytische Enzyme im Siiugetiergewebe erbrachten enzymatische und histologisehe Untersuchungen an untersehiedlichen Gesehwttlsten folgende Befunde: Die gutartigen Geschwiilste zeigen gegenflber dem krebsfreien umhegenden Gewebe keine E r h 6 h u n g der Enzymaktivitiit. Randgebiete yon Carcinomen, in denen keine Infiltration yon Krebszellen feststellbar ist, weisen eine erh6hte Enzymaktivitiit auf. Die Aktivit~kt pro Krebszelle im Randgebiet und im Zeutrum des Tumorknotens ist etwa gleieh hoch. IKrebszellen in den Invasionszonen zeigen gegeniiber denjenigen ZeHen im t I i n t e r g r u n d oder im Strorna eine besonders stark erh6hte (his zu 30faeh) Aktivit~it der kollagenolyiischen Enzyme (STRAUCHin Zusammenarbeit mit dem Pathol. Inst. des IZrankenhaases Miinchen-Schwabing, Prof. Dr. 2. LANGER). Hemmversuche an Gewebekulturen in vitro haben ergeben, dab Peptide der aUgemeinen Struktur Gly-Pro-X in Konz. yon 10[~g/ml eine bis zu 100% H e m m u n g der kollagenolytischen Aktivit~it bewirken k6nnen (STRAUCH,BECK).Angereicherte a n d gereinigte Enzyme aus Krebsgeweben sollen ihre n~ihere Charakterisicrung erm6glichen (PRoKoPOVA). ]3isher zeigte sich, dab sie in ihrem immunehemischen -Verhalten, im Vergleich mit I(ollagenasen bakteriellen Ursprungs, v611ig verschieden sind.

57. Jg., Heir 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft 1968--t969

Arbeitsgruppe Priv.-Doz. Dr. J. ENGEL Die Untersuchungen der kinetischen- und Gleichgewichtseigenschaften kooperativer Konformationsumwandlungen in Biopolymeren wurden fortgeffihrt. Die Helix I ~ - H e l i x II-Umwandlung des Poly-L-prolins ist auf molekularer Ebene verstanden. Ihre sehr hohe KooperativitAt rfihrt yon ungfinstigen, elektrostatischen AbstoBungen, die an den Grenzen zwischeI1 verschiedenen Konformationen auftreten (KRAuSE). Dadurch besteht im Polymer die Tendenz, lange ununterbroehene Absehnitte gleicher Konformation auszubilden. Die Umwandlung wird durch eine unterschiedliche Bindung yon LSsungsmittelmolekfilen (Alkohole, Wasser) an die CO-Gruppen der Peptidbindungen in der I- und II-Helix verursacht (STRASSMAIR, KNOF). Es gelang, die experimentell verfolgte, komplexe Kinetik der Umwandlung nicht nut dureh mitflere Relaxationszeiten zu beschreiben, sondern aueh in Spezialf~llen explizit zu berechnen (WINKLMAIR). Im Hinblick auf die theoretisch interessante Umwandlung yon Biopolymeren dutch elektrische Felder (BEIER) wurden die Dipolmomente yon Polyprolin I u n d II in verschiedenen L6sungsmitteln bestimmt (CREMXR). Die UnabhAngigkeit des Dipolmoments pro Rest yon der Kettenl~nge beweist eine ungewShnliche Steffheit der beiden Helixarten. Die durch Liganden (O2, CO, NO) induzierte allosterische Konformationsumwandlung des Hiimoglobins wurde mit Hflfe des Cirkulardichroismus welter untersucht und festgestellt, daft die ffir die Konformationsumwandlung charakteristische ~nderung der optischen Drehung von einer ~nderung der RotationsstArke des n -+ z * ]~berganges der Peptidbindung herrfihrt (HXNISCI~). Dieser und andere Befunde deuten auf wahrscheinlich n u t geringe KonformationsAnderungen innerhalb der vier Protomeren des HEmoglobins.

Abteilung Kfihn Leiter: Prof. Dr. KLAUS KOHN. - - Wissenschaftlich Arbeitende: stgndig 8, nichtstAndig 20, davon 4 auslAndische G~te. Voraussetzung ffir die AminosAuresequenz-Untersuchung des Kollagens ist die gezielte Spaltung der langen Peptidketten in kleinere Einheiten. Dazu wurden zwei Wege gegangen: t. Die Bromcyanspaltung der Einzelketten des Kollagenmolekfils und 2. die Behandlung des ge16sten Molekfils mit Kollagenase. Die Bromcyanspaltung wurde bei der ce1- und der ~2-Kette aus Kalbshautkoliagen durchgeffihrt. Bei der c~t-Kette entstehen acht und der a2-Kette sechs BromcyanPeptide. Sie wurden isoliert und chaxakterisiert. Ihre Reihenfolge entlang der beiden Ketten wurde festgelegt. Dies gelang bei Bromcyan-Peptiden mit h6herem Molekulargewicht elektronenoptisch. Dazu wurden die Peptide zur Triphelix reformiert und nach FAllung mit ATP als ,,Long-spacing-segment"Bruchstficke dem ganzen Molekfil zugeordnet (J. RAIJTERBERG, P. FIETZEK, M. MONCH). Durch Kollagenase-Behandlung von gel6stem Kollagen zwischen 4 und t0 ~ entstehen durch Abbau des Molekfils yon beiden Seiten her Molekfil-Bruchstficke. Die Bruchstficke mit der LAnge von 780, 1050 und 1250 ~ wurden in prgparativem MaBstab isoliert und ihre Lage im Molekfil elektronenoptiseh festgelegt. Die ~l-tZetten dieser Bruchstficke wurden mit Bromcyan weitergespalten und die Bromcyan-Peptide isoliert. Durch diese Kombination des Koliagenase-Abbaus und der Bromcyanspaltung gelingt es auch in der C-terminalen HAlfte der cr l-Kette, wo nut sehr lange Bromcyan-Peptide zu finden sind, ffir die AminosAuresequenz-Untersuchungen ,,handliehere" Peptide zu erhalten (M. STARK, K. YON DER MARK, S. REXRODT, P. WENDT). Nach Abbau yon 16sliehem Kollagen mit Hydroxylamin wurden chromatographisch mehrere langkettige Bruehstficke isoliert. Sie entstammen den ~ t - K e t t e n des Kollagens. Die isolierten Peptide wurden zu Dreikettenstrukturen renaturiert und elektronenmikroskopisch bestimmten Bereichen des Kollagens zugeordnet. Die Fragmente erfassen etwa 75% der c~1-Ketten. Ein langkettiges Bruchstfick vom B-Ende, welches zwe.i Methion-Reste enthielt, wurde mif Bromcyan welter gespalten. Die Analyse der Fragmente gestattete die Lokalisierung einer hydroxylaminempfindlichen Bindung in der M_itte der ~ l - K e t t e n (H. H6RMANN, D. VOLPIN, H. SCHLEH-

BUSCH). Das Kollagenmolekfil aus Kalbshaut besitzt, als Immunogen im Kaninchen eingesetzt, drei immunogene Determinanten: eine pepsinlabile spezies-spezifisehe S-Determinate und eine a11gemeine, alien Kollagenen gemeinsame A-Determinante

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(R. TIMPL). Durch Untersuchung der durch KollagenaseBehandlung und Bromcyanspaltung erhaltenen Peptide auf ihre serologische AktivitAt wurden die P- und S-Determinanten lokalisiert. Die P-Determinanten befinden sich auf der c~l- und der a2-I~iette, und zwar in dem durch Proteasen abspaltbaren C-terminalen Bereich beider Ketten. Die S-Determinante ist nur auf der ~2-Kette lokalisiert, und zwar im Bereich des 780 • langen Kollagenase-Fragmentes. Die ADeterminante scheint fiber das ganze Molekfil verteflt zu sein (W. MEIGEL, B. PONTZ). Die A-Determinante wurde bei allen untersuchten Biollagenen gefunden. Vergleichende Untersuchungen yon Invertebratenkollagen (Seeanemone und Leberegel), Fischkollagen (Karl)fen) und SAugetierkollagen (Ratte, Kalb) und ihrer Antiseren ergaben eine der Evolutionsreihe entsprechende Verwandtschaft. So ist die Kreuzreaktion yon Invertebratenkollagen starker mit Fischkollagen als m~t SAugetierkollagen (A. NORDWlG, W. MEIG]~Lund B. PONTZ). Bei Immunisierung yon Kaninehen mit Kollagen-Derivaten (methyliertes Koliagen, suecinyliertes Kollagen) findet man Antik6rper gegen die Haptene. Da sich die I(oliagen-Derivate serologisch wie unbehandeltes Kollagen verhalten, k6nnen die blockierten Seifenketten der Aminosgure AsparaginsAure und Glutamins~ure bzw. Lysin nicht wesentlich an den immunogenen Determinanten beteiligt sein (R. TIMPL, W. MEIGEL, B. PON:rZ). Elektronenoptisch wurden im un16sliehen Kollagen drei Quervernetzungen nachgewiesen: 1. Die side-to-side Bindung, die die Molekfile seitlich zusammenhAlt;, 2. die head-to-tail-Bindung, die die Molekfile fiber ungleiche Enden verbindet und 3. die end-to-end-Bindnng, die die gleichen Enden miteinander vernetzt. Es gelang, Molekfilpolymere zu isolieren, die jeweils nur eine der drei Bindungen enthielten. Dutch physikalischchemische, chemische und elektronenoptische Untersuchungen wurde gezeigt, dab es sich bei allen drei Quervernetzungen um sAure- und wArmestabile kovalente Bindungen handelt (B. ZIMMERMANN). Die head-to-tail und die side-to-side-Bindungen durchlaufen wAhrend der Entwicklung des Kollagens im extrazellulAren Raum einen sAurelabilen Zwischenzustand, der in vitro dureh Reduktion mit Natriumborhydrid in eine s/iurestabile Form fibergeffihrt werden kann. Wahrscheinlieh handelt es sich um Bindungen vom Schiff-Base-Typ. Es wird angenommen, dab zunAchst ein Lysinrest zu einem Lysinaldehyd oxydiert wird, der dann mit einem Lysin eines benachbarten Molekfils eine Sehiff-Base-Bindung eingeht. I m Berichf 1966/68 wurden Untersuehungen fiber die Denaturierung yon unl6slichem Koliagen erwAhnt. Eine Weiterentwicklung der MeBmethode gestattete erstmals eine vollst~ndige Bestimmung der denaturierten Anteile einschlieBlich der reversibel denaturierten in hitzebehandelten Kollagenfasern. Dadurch war es m6glich, eine Beziehung zwischen dem Denafurierungsgrad und der dutch die Denaturierung hervorgerufenen LAngenEnderung herzusteliem AuBerdem konnten RenaturierungsvorgAnge innerhalb der Fasern messend verfolgt werden. Die Renaturierung wurde dutch Strecken der Fasern sehr begfinstigt (H. H6RMANN, H. SCHLEHBUSCH). Es wurde ein Verfahren ausgearbeitet, welches es gestattet, Gelatinel6sungen mit Phenolformaldehyd-Flfissigharzenzu vermisehen, ohne dab unsl6sliche Komplexe entstehen. Erst bei h6herer Temperatur barren die Gemische zu wasserunl6slichen Produkten aus (R. HAlCTER, H. H6RMANN). In die Arbeiten fiber Invertebratenkollagen und zur Evolution des Kollagens wurden neben Kollagen aus Seeallemone (Actinia aquina) sowie Leberegel (Fasciola hepatica) auch das Kollagen aus der Weinbergschnecke (Helix pomatia) miteinbezogen. Alle drei Kollagene liegen in gereinigter definierter Form vor. Das Kollagenmolekfil aus der Seeanemone besteht aus drei gleichen a-Ketten, wAhrend Fischkollagen aus drei verschiedenen und SAugetierkoliagen aus zwei verschiedenen ~-Ketten aufgebaut sind. Vergleichende Messungen der Thermostabilit~t der Kollagenmolekfile der verschiedenen Spezies zeigten, dab kein Zusammenhang besteht zwischen der Stabilit a t und des Evolutionsgrades eines Tieres; vielmehr ist eine Anpassung dieser Eigenschaften an die Umweltbedingungen der jeweiligen Spezies unverkennbar. Ein erster Vergleich der AminosAuresequenzen der drei Invertebratenkollagene mit Kalbskollagen ergab, dab das grundsAtzliche Bauprinzip der AminosAuresequenz des Kollagens Gly-Pro-X oder Gly-Pro-Hpr aueh bei den Invertebraten-Kollagenen vorliegt (A. NORDWin, E. HIEBER). Die Arbeiten fiber Proteasen zielen darauf ab, Enzyme in die Hand zu bekommen, die die ungew6hnlich iminos/~ure-

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reichen Aminosguresequenzen des Kollagens spalten. In der Mikrosomen-Fraktion yon Schweinenierenhomogenaten wurden zwei Peptidasen aufgefunden u n d isoliert, die ffir die Spaltung yon Peptiden des Typs X-Pro-Y verantwortlich sind. Die ,,X-Prolyl-Aminopeptidase" spaltet die N-terminale Aminos~ure X aus Peptidsequenzen, die mit X - P r o - - beginnen. Die Wirkung des Enzyms ist dabei Kettenl~ngen-unabhgngig. Notwendig ffir die Wirksamkeit ist das Prolin in zweiter Position. Das zweite E n z y m ist eine Carboxypeptidase, dereri Spezifit/it ebenfalls einen Prolinrest in zweiter Position v o m Carboxylende her gerechnet erfordert (A. NORDWlG, P. DEH~). Das Reinigungsverfahren f a r die Aspergillopeptidase C aus Aspergillusoryzae wurde verfeinert, so da~ jetzt gr6Bere Mengen des reinen Enzyms zur Werfiigung stehen. Dieses proteolytische E n z y m h a t die F~higkeit, natives KoHagen anzugreifen. Dabei entstehen Fragmente des Kollagenmolekfils, die n/iher charakterisiert wurden (A. NORDWm, G. BREY-

SCHNEIDER). Fibrinfibrilten

zeigen im Elektronenmikroskop eiae Querstreifungsperiode yon etwa 220 ~. Man k e n n t zwei verschiedene Querstreifungsmuster: Typ I m i t einem dicken u n d einem diinnen Streifen; Typ I I m i t vier gleich starken, scharfen duntden Querstreifen. Die Ursache dieser Querstreifungsmuster wurde gekl~rt. Typ I stellt ein grobes Verteilungsmuster der polaren Gruppen entlang der Fibrille dar (positive Anf~Lrbung). Typ I I gibt die Massenverteilung innerhalb der Fibrille wieder (negative Anf~rbung). Die ermittelte Massenverteilung IAngs der FibrinfibriJle widerspricht der bisherigen Vorstellung fiber die Zusammenlagerung der Fibrinmoleki~le (H. KARG~S). Untersuchungen a n un16slichem Fibrin ergaben, dab die intermolekularen Quervernetzungen im wesentlichen zwischen den y-Ketten b e n a c h b a r t e r Fibrinmolekiile ausgebildet werden. Die Quervernetzungen sind im Verband yon Subfibrillen angeordnet, welche eine Dicke von n u r zwei Fibrinmonomeren aufweisen. Die Subfibrillen werden beim Quellen yon Fibrin freigelegt und elektronenmikroskopisch sichtbar (H. H6RMANN,

If. KARGES, R. C-OLLWITZER). Das Enzym, Fahtor X I I I genannt, das fiir die Ausbildung der intermolekularen Quervernetzungen in Fibrin verantwortlieh ist, wurde isoliert. Chromatographische Auftrennung fiihrte zu zwei in Gegenwart yon T h r o m b i n aktiven Fraktionen unterschiedlichen Molekulargewichtes. Die h6hermolekulare wird als Vorstnfe der niedrigermolekularen angesehen

(R. GOLLWITZER, H. H6RMANN).

Max-Planck-Institut

ffir E r n i i h r u n g s p h y s i o l o g i e ,

Dortmund Direktor: Prof. Dr. BENNO HESS. - - W e i t e r e s Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. HEINRICH KRAUT. - - W i s s e n s c h a f t l i c h Arbeitende: st/indig 14, nichtst~ndig 7. Ausl/~ndische G~ste 6 . - Ver6ffentlichungen s. J a h r b u c h M P G 1968, 228; 1969, 272.

Eiweiflsto/]wechsel. Die Ern~hrungsversuche a m Mensehen m i t Mischungen aus verschiedenen Eiweil]tr/igern wurden yon der Arbeitsgruppe yon E. KOFRANY fortgesetzt. Die ,,I~:artoffeIEi"-Mischung h a t sich bei der digtetischen Nierenbehandlung in der Klinik bew/ihrt. Beim Versuch, die giinstige Kombination yon Ei m i t Kartoffeln durch Mischungen reiner 1-AminosAuren zu ersetzen, ergab sich, dab eine Ern~hrung m i t den 8 essentiellen Aminos~uren - - jedoch ohne Arginin und Histidin - - zu einem starken Anstieg der Alanin- und Aspartat-Transaminasen-Aktivit~ten im Serum der Versuchspersonen fahrf. Setzt m a n die beiden Aminosguren zu, bleibt der Anstieg der Transaminasen aus. Wir schlieBen daraus, dab auf die Dauer eine E r n ~ h r u n g ohne Arginin oder Histidin unm6glieh ist a n d dab mindestens eine der beiden Aminos~uren als essentiell anzusehen ist. Bei intraven6ser Applikation yon kompletten 1-Aminos~uregemischen ergab das der Kartoffel-Ei-Misehung entspreehende Aminos/iuremuster bei guter Vertr~glichkeit eine hohe biologische Wertigkeit, die fi~r die parenterale Ern/ihrung ausgezeichnet geeignet ist. U n t e r Auswertung q u a n t i t a t i v e r Informationen aus langjAhrigen Stickstoffbilanzversuchen wurden Mischungen yon EiweiBtr~gern als Kopien des Aminos~uremusters der KartoffelEi-Mischung berechnet und experimentell gepr~ift (SimplexVerfahren, Computer). Die berechneten Mischungen f a h r t e n im Stickstoffbilanzversuch am Menschen zum gleichen Er-

Naturwissenscha]ten

gebnis wie die zur Berechnung benutzten Vorlagen (]3. IfEss, F. JEKAT, K. HACKENBERG). A minos~urespiegel im JBlut. Die Untersuchungen der Dynamik des Aminos~.urespiegels im menschlichen Blutserum wurden u n t e r der Leitung yon H. ZIMMERMANN-TELSCHOWzusammen mit der If. Med. Klinik der Univ. und dem DiabetesI n s t i t u t Diisseldorf fortgesetzt. I m Vordergrund der Beobachtungen standen die Beziehungen zwischen Aminos~iurekonzentration im Blur, der Blutglukose und der Glukocorticoiden im Plasma. Durch Korrelations- und Regressionsberechnungen konnten die Beziehungen zwischen den Konzentrationen dieser Komponenten im Verlauf der alleinigen Insulininjektion a n d bei gleichzeitiger Belastung m i t einer Aminos~ureinfusion erfaBt werden. Fiir die 30-Minuten-~Arerte nach Insulininjektion ergaben sich schwach signifikante Korrelationen zwischen den einzelnen Aminos~uren und der Blutglukose. Bei der Zusammenfassung der Wertpaare im Zeitr a u m yon 60--180 min nach Insulininjektion zeigte sich dagegen eine stark signifikante, positive Korrelation zwischen dem Verlauf der Blutglukose a n d dem Verlauf yon Arginin, Glutaminsiiure a n d Harnstoff. Regulation des Energiestof/wechsels. U n t e r der Leitung yon B. HEss wurden Untersuchungen an Systemen der Glykolyse u n d der Mitochondrien durchgefi~hrt. Zur genaueren Charakterisierung der Komponenten der Glykolyse wiihrend der Oszillation wurde die Metabolitbilanz der Oszillation b e s t i m m t (A. BOITEUX). Dutch Aktivitiitsbestimmungen, Antik6rpert i t r a t i o n und Differenzspektroskopie wurden die Molariti~ten der glykolytischen Enzyme erhalten. Etwa 65 % des Cytosoleiweil3es der Zelle entfallen auf die Enzyme der Glykolyse. Die Molarit~ten der Enzyme in der i n t a k t e n Hefezelle liegen, bezogen auf die Zahl der Protomeren, im Bereich zwischen 0,25--2 • t0-4M. Die Weehselzahlen der Enzyme pro Bindungsstelle liegen zwischen 48 und 360 sEc -1 mit Ausnahme yon Triosephosphatisomerase mit einer Wechselzahl yon 1800 sec-1. Die 1Vgetabolit- u n d Coenzymkonzentrationen der Glykolyse sind u n t e r stationfixen Bedingungen den Enzymmolarit~ten n~herungsweise ~quimolar. Die Molariti~t der Enzym-Coenzym-Komplexe ist bis jetzt n u r ffir die Dehydrogenase anzugeben. W i t finden: 2, t X 10-~M GAPDHNAD, 3,2• 10-SM GAPDIf-NADH, 0,85 • t0-~M ADH-NADH, 0,14 • 10-aM ADH-NAD far den mittleren station~ren Umsatz bei oszillierender Glykolyse. Durch Bindung a n die Dehydrogenasen werden die Verhiiltnisse der Nuldeotide N A D / N A D H um +31mV (bei GAPDH) respektive u m - - 4 4 m V (bei ADH) verschoben. Die hohe Molarit~t der Pyridinneclotidkomplexe der Dehydrogenasen I~Bt sich direkt nachweisen. Das Maximum der UV-Absorption w~hrend der glykolytischen Oszillation liegt entsprechend einem enzymgebundenen Pyridinucleotid bei 355 nm, wie m i t einem neuentwickelten Kiloherz-Spektrophotometer zur gleichzeitigen Messung mehrerer K o m p o n e n t e n registriert werden konnte (If. KLE~N~ANS, H. SCHLUTER, J. KROGER).Die Substrats~ittigung der E n z y m e der Glykolyse wurde aufgrund der relativen steady-stateAktivitiiten fiir die Bedingungen des stationltren Umsatzes bei Bestimmung in verdiinnter LSsung n~herungsweise erhalten. Der S~ttigungsgrad (v/Vmax) der Enzyme liegt im steadystate zwisehen 0,02 (ftir Pyruvatldnase) a n d 0,4 (ftir Adenylatkinase), mit Ausnahme yon Triosephosphatisomerase mit einer S~ittigung yon 0,6 (A. BOITEUX). Somit folgt, dab die Enzyme der Glykolyse substrat-untersiittig• sind. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse wurden die Kopplungsparameter sequenzieller Enzyme a m Modell yon Pyruvatkinase a n d Lactetdehydrogenase aus Muskel untersucht (H. I~LEINHANS). Die Aminos~urezusammensetzung yon reiner, amorpher Pyruvatkinase aus Here (S. cartsbergeusis) mit einem isoelektrischen P u n k t yon 6,08 ergab ein Mindestmolgewicht von 20600 bezogen auf T r y p t o p h a n u n d 2,2 Mol SH-Gruppen pro Einheit (H. ZIMMERMANN-TELsCHOW). Das Molekulargewicht des natiyen Enzyms liegt bei 200 000 m i t einem Sedimentationskoeffizienten yon s~s,, = 8,69. Das Molekulargewicht der homogenen Untereinheit betr~gt 62 000 bei einem Sedimentationskoeffizienten yon s~5' ~ = 2,40. Chromatographisch konnte eine weitere Komponente, vermutlieh das Dimere, mit einem Molekulargewicht yon 126000 nachgewiesen werden (P. R6SCHLAU, H. ]31SCHOFBERGER).Die u n t e r steady-state Bedingungen gewonnenen kinetischen D a t e n konnten gut m i t dem Modell von MONOD in Einklang gebracht werden und ergaben folgende K o n s t a n t e n : L 0 ~ .3400; nti(max ) ~ 2,45; KI~(p:E1, ) = ~,9 • ~0-4M; KT(pEp) = 4,8 X t0-2M; KI~(I~Dp) = 1,98 • 10-4M; KT(ATP)= 9,3 • t0 -3M (K.-J. JOHANNES). W~hrend die Kooperativit~t gegenflber P E P nicht yon der Konzentration des zweiten Substrats,

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ADP, abh~kngt, ist die kooperative Wirkung voii ADP auf niedrigen Konzentrationen beschrgnkt. Neuere Uiitersuchungen fiber die Mg2+-Abhiingigkeit der Pyruvatkinasereaktion haben gezeigt, dab Mg2+-Ionen nicht nut ffir die ]3indung voii ADP bzw. Bilduiig des als Substrat fungierendeii ADPlViagnesium-Komplexes erforderlich siiid. Mg~+-Ionen wirken darfiberhinaus kooperativ uiid spieleii eine lZolle bei der Ausbildung der aktiven Struktur des Enzyms. H+-Ionen fibeii einen starkeii Effekt auf die allosterischen Eigenschafteii der Hefepyruvatkinase aus: wit ~andeii, dab eine anionisehe Gruppe mit eiiiem p K yon 8,4 in die Bindung mit dem Substrat Phosphoeiiolpyruvat eiiitritt, unabh~iigig yon der Gegenwart des Aktivators. Der tJbergaiig yon der aktiven zur inaktiven Form des Enzyms geschieht durch Deprotonieruiig einer Gruppe am E n z y m mit einem p K voii 5,35. Dieses Katioii ist direkt an der Bindung des Aktivators beteiligt (H.-J. WINKER).

Leberpyruvatkinase aus Schweiiieleber kounte bis zur HomogeiiitAt aiigereichert werden. Das E n z y m ist ein Tetramer aus Uiitereinheiten mit einem Molekulargewieht yon 62000. Nach Reduktion aller Disulfidbrficken mit Borhydrid wurdeii 32 ~ t SH-Gruppen gefuiiden. Die Zahl der ill 8 M Harnstoff titrierbareii freien SH-Gruppeii ergab sich bei verschiedeiieii Pr~paraten zu t2--22. Disulfide und SH-Reagenzien bewirkeii eiiie Steigerung, Thiole eine Verminderuiig der Aktivieruiig des Enzyms durch Fruktosediphosphat im Bereich zwischen I und 100. Die Reaktiviti~t eiiiiger SH-Gruppen wird durch Fruktosediphosphat erhSht (C. KUTZBACIt). Unter Aiiwendung spezifischer Wachstums- und Adaptationsbedingungen 1/~Bt sich die Syllthese der mitochondrialen Cytochromketten bei der Bfldung yon Hefemitochondrieii aus ihreii Vorstufen in Wildtyp- und Mutaiiteiihefe differenziereii. Wir fanden, dab man je nach den Bedinguiigen Partikel herstelleii kanii, die mehr den Promitoehondrieii, die SCHATZ definiert hat, bzw. den klassischen Mitochondrien eiitspreehen, und in denen die Cytochrome b, der Cytochrom c-Typ oder die tflassische Cytochromkette vorherrsehen. Die Umwandluiig der Promitochondrien in vollausgereifte Mitochoiidrien errordeft neben Spuren yon Sauerstoff aueh Wachstumsbedingungen (D. KUSCHMITZ). Gemeinsam mit H. und W. KERSTEN (Mfiiister) wurde die Uiitersuchung der Thiamin-Wirkung an Bakterien ~ortgesetzt. Der thiamiii-abhAngige Stature L. viridescens wAchst bei eiiier Thiamiiikonzentration voii 2,5--3 • 103Molekfileii/Zelle mit optimaler Rate. Bakterien, die mit steigeiiden Dosen Thiamin gezfiehtet werden, nehmen etwa zehnmal soviel Thiamin auf, wie notweiidig ist, um die maximale Wachstumsgeschwindigkeit zu erreichen. Nach ~2 Std Thiaminmangel bleiben die Zelleii lebensf~Lhig und zeigen keine Verluste an Protein und s/~uref/illbarer :RNA. Jedoeh nehmen die Gehalte an hochmolekularer 23 S-rRNA, t 6 S-rRNA sowie an sRNA (wahrseheinlich tRNA) w~hrend der Hungerperiode auf etwaX/2 bis 1/3 des Ausgangswertes ab. Thiaminmangelkeime enthalten keine IIeiiiienswerten Mengeii an Polysomen. Nach Thiaminzugabeii zu Hungerkeimen beginnt das Wachstum der Zellen nach einer Latenzphase yon t - - 2 Std. Wghrend dieser Latenzhase, wenige Minuten nach Zugabe des Vitamins, l~uft ein bergang des NukleinsAureapparates ab, der durch charakteristische Vergnderungen yon rRNA, mRNA, sRNA, t R N A und 5 S-RNA gekennzeichnet ist (H. und W. KERSTEN). Die Keime eiithalteii unter Thiamiiimaiigelbediiiguiigeii eiii Drittel weniger Ribosomen als Zelleii, die in Gegeiiwart voii ausreiehenden Meiigen yon Thiamin wachsen. Ribosomeii aus Thiaminmangelzelleii habeii einen Sedimentatioiiskoeffizienteii yon 50 S anstelle yon 70 S. Die Aktivit~t des gesamten eiweiBsyiithetisierenden Systems f/illt mit wachsender Maiigelperiode progressiv ab. Die AktivitAtsabiiahme wird teilweise durch eine Vefitnderung der Ribosomen verursacht. Die S-~ 00Fraktion von MangelzeUen ist ebenfalls weiiiger aktiv im Vergleich zu der S-t00-Fraktion voii normaleii Zelleii aus der logarithmischen Wachstumsphase. W/~hrend der ersten 30 rain in der Erholuiigsphase nach Thiamiiimaiigel wird die Bildiing der Ribosomeii IIicht durch ein korrespondierendes Anwachseii des Wachstums begleitet, das offensichtiichdutch andere Parameter gesteuert wird (J. JULIEN, IV[.B6HM). Mit einem neuen sgulenchromatographischen Verfahren zur quantitativen Bestimmung vonThiamiii- und Thiamindiphosphat wurde derThiamindiphosphat-Gehalt in Mitochondrien bestimmt. Darum ezTeehnet sich ein Thiamindiphosphat: Cytoehromverhiiltnis yon 1 : 1. Es folgt, dab etwa 30 Cytochromketteii mit einem ~-I~etos~uredehydrogenasekomplex zusammengeschlossen sein mfissen (L. WILDEMANN).

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Regulation der Pentosephosphatsynthese.

Uiiter Leitung von K. BRAND wurden die Untersuchungen fiber die Regulation des Pentosephosphat-Weges all normaleii Erythrocyteii, an enzymdefekteii Erythrocyteii, an Ascites-Tumorzelleii und an Rhodotorula gradlis-Hele-Zelleii fortgesetzt. Der Aiiteil des Pentosephosphat-Weges am Glukoseumsatz in Erythrocyten betr~tgt bei p H 7,6 7 %. Bei hSherer Wasserstoffkonzeiitration erniedrigt sieh der glykolytisehe Glukoseumsatz, und in gleiehem Verh/~ltnis steigt der oxidative Glukoseumsatz an. Damit ist gew/ihrleistet, dab in beiden pH-Bereichen anII~hernd die g]eiche Menge an N A D P H gebildet wird. Der Flue der Glukose fiber den Pentosephosphat-Weg wird demnaeh in Erythrocyten yon dem Bedaxf an IXlADPH bestimmt. In Erythroeyten, die eiiien Mangel an Glukose-6phosphat-Dehydrogenase haben (2 % der normalen Aktivit~t), betr~gt der Anteil des Pentosephosphat-Weges am Glukoseu m s a t z 1,5% (1VJ[.RIVERA). - - Der Anteil des o x i d a t i v e n Glukoseumsatzes in Aseites-Tumorzellen wurde mit 1% des Gesamtglukoseumsatzes bestimmt. Um den Bedarf an Ribose- 5Phosphat ffir die Biosynthese yon Nukleotiden uiid Nuldeins~uren in dieseii Tumorzellen zu erhalten, wurde der Eiiibau von l*C-l~adioaktivit/~t aus l~C-markierter Glukose in die versehiedeneii Nukleofide und Nukleinsguren gemessen. Aus der 14C-Inkorporation in die isolierten Nukleotidfraktionen, die gemeinsam mit H. HELDT (Mfinchen) aualysiert wurden, konnte der turnover dieser Nukleotide innerhalb der Inkubationszeit yon 60 min und der AusfluB yon l~ibose-5-phosphat aus dem Pentosephosphat-Weg fflr die Biosyllthese der Nukleotide uiid Nuldeins~ureii eingebaut wird. Damit stellt der oxidative Peiitosephosphat-Weg (1%) die gesamte Meiige an Ribose-5phosphat ffir die biosyuthetisehen Prozesse zur Verffigung. 1V[it dieseii Untersuchungen konnte erstmals das yon I~ATZ und ROGNSTADT vorgesehlagene 1Viodell des PeiitosephosphatWeges experimeiitell bewiesen werden (K. DECKNER). In Zusammeiiarbeit mit M. HfFER und J. U. BECKEE (St6ckhelm) wurde der Glukosestoffwechsel der Rhodotorula gracilis einer Phosphofruktokinase-Mangel-Hefe untersucht. Dutch Markierungsversuche wurde gefunden, dab etwa 20% der Glukose oxidativ abgebaut werden. 80% werden auf dem anaeroben Transaldolase-Transketolase-Stoffwechselaus Fruktose-6-Phosphat und Glyeerin-aldehyd-3-phosphat zu Pentosephosphaten umgesetzt. Aufgrund unserer Ergebiiisse postulieren wir, dab ein Abbau der Pentosephosphate in C2-I~6rper und Glycerinaldehyd-3-phosphat durch Aldolspaltung vorkommt. Die Untersuchungen an Transaldolase aus Candida utilis wurden fortgesetzt. Aus frfihereii Hybridisierungsversuehen ist bekannt, dab das E n z y m die Struktur eines Dimers hat. Unter Verwenduiig yon l-Anilino-8-Naphtalin-sulfons~ure (AlXlS) als Fluorochrom wurden Untersuehungeii fiber den Konformationszustand des freien Enzyms und des Transaldolase-Dihydroxyaeeton-Komplexes durchgeffihrt. Transaldolase binder zwei Molekfile ANS mit einer apparenten Dissoziationskonstante yon 2,2 x i0-SM. Die Bindung yon ANS an das Enzymprotein bewirkt einen Anstieg der Fluoreszenz-Intensit~t mit einem Emissionsmaximum yon 476 nm. Zusatz yon Fruktose-6-phosphat (KM= 3 • 10-4) bewirkt im vierfachen ]3berschuB eine vollstgiidige Abnahme der Fluoreszenz, was darauf hinweist, dab ANS yore Enzym verdrAngt wird. Aus der Tatsache, dab ein geringer 13berschuB an Substrat den zehnfach affineren Farbstoff komplett yore Eiizym verdrXngt, schlieBen wir, dab eine substratbedingte Konformationsiiiiderung stattfindet, die die Qualit~t der hydrophoben Bindungsstelle ffir ANS vergndert, wodurch es zur Freisetzung des Farbstoffs kommt. Zusatz des zweiten Substrats, Erythrose-4phosphat, ffihrt zu eiuem Wiederaiistieg der FluoreszenzInteiisitgt bis zur Ausgangsh6he. Der Aldehydacceptor F.rythrose-4-phosphat fibernimmt Dihydroxyaeeton, das komplex am E n z y m gebunden ist, unter Bilduiig yon Seduheptulose-7phosphat und Freisetzung voii Transaldolase, die nun ffir die Bindung yon ANS wieder zur Verffiguiig steht (I~. BRAND). In der Rechenabteilung wurden unter der Leitung voii E. VOLLMERHAUS Programme ffir die Berechnung kinetischer Daten (H.-J. WIEKER, K.-J. JOHANNES) sowie zur Simulation biochemischer Prozesse (Multienzymsysteme (E. CHANCE), Diffusionsmodelle (t~. HECKMANN, D. LOBBERS, W. GRUNEWALD, I~. STOSSEK) ausgearbeitet. Zugleich wurden neue lVtethoden zur Mehrkomponeiitenaiialyse yon Photometerspektren eiitwickelt (R. WODICK, ST. SCHNEIDER, E. PIONTEI<). Die Untersuchungen tiber den Ern~ihrungszustand der Bev61kerung in den Usambara-Bergen yon Tanzania durch H. KRAUT wurden durch die Erriehtung voii 6 weiteren ,, under fire's eli-

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nics" wesentlich erweitert. Es kann nun die Entwicklung von etwa 3000 Kindern unter 5 Jallren beobachtet werden. Um die vorgeschlagene KinderernAhrung mit einem Gemisch yon MaisBohnen zu testen, wurde mit Hilfe yon ,,Brot ffir die Welt" ein Tageskinderheim ffir 50 unterernAhrte Kinder eingerichtet. Die antropometrisch, klinisch und bioehemisch feststellbaren Unterernghrungssymptome sind im Lauf yon etwa einem halben Jahr deutlich zurfickgegangen. Die Forschungsstation in den Usambara-Bergen erhielt den yon der Kfibel-Stiftung t969 erstmals verliehenen ]3ensheim-Preis ffir internationale Zusammenarbeit in Anerkennung dieser Arbeiten. Die Dokumentation dieser Arbeitsgruppe fiber Ern~Lhrungsprobleme in Entwicktungslitndern umfaBt inzwischen rund 126000 Literaturstellen und wird yon vielen Stellen in Anspruch genommen. - - Die Erhebung fiber den Nahrungsverbrauch und die N/~hrstoffzufuhr verschiedenster Bev61kerungsgruppen durch W. WIRTHS wurden fortgesetzt. Gemeinsam mit J. Kt3HNAIJ (Hamburg) wurde der ErnAhrungsbericht 1969 im Auftrage der Deutschen Gesellschaft fflr ErnAhrung ausgearbeitet.

Max-Planck-Institut ffir m o l e k u l a r e Genetik, Berlin-Dahlem GeschAftsfiihrender Direktor: ~968 Prof. Dr. THOMAS TRAUTNRR; 1969 Prof. Dr. HEINZ SCHUSTER. - - Direktor am Institut: Prof. Dr. HRINZ-GONTER WITTMANN.- ~u Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. HANS NACHTSHRIM. - Ausw/irtiges Wissenschaftliehes Mitglied: Prof. Dr. GONTHER STENT, Berkeley/USA. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 232; 1969, 275.

Abteilung Schuster Direktor: Prof. Dr. HRI~Z SCHUSTER. - - Wissenschaffiich Arbeitende: stAndig 4. Replikation yon D N S in Escherichia eoli-Mutanten mit thermosensitiver DNS-Synthese. Die ki~nstlich induzierten Mutanten (BONHORFFRR und SCHALLER, MPI fiir Virusforsehung) lassen sich in - - mindestens - - zwei Gruppen unterteilen. Zur ersten Gruppe geh6ren solche Mutanten, bet denen nach Erreichen einer kritischen, restriktiven Ternperatur (41--43 ~ die DNS-Synthese sofort unterbrochen wird. Mutanten der zweiten Gruppe synthetisieren nach der Temperaturerh6hung noch eine restliche Menge DNS, bevor die Synthese zurn Efliegen kornmt. Mutanten beider Gruppen wurden nach folgenden Gesichtspunkten charakterisiert: 1. Die VermehrungsfAhigkeit yon Bakteriophagen bet der restriktiven Temperatur. 2. Der Mechanismns tier Restriktion der DNS-Synthese bei dcr kritischen Temperatur. In den Mutanten der ersten Gruppe wird nach Erreichen der restrikfiven Temperatur die jfingst synthetisierte DNS in der Replikationsregion wieder abgebaut. Die Unterbrechung der DNS-Synthese und die damit verbundenen Reaktionen sind offenbar reversible Prozesse, denn die Zellen k6nnen den Temperaturschock flberleben. Die DNS Replikation der Phagen T4 und P 1 ist yon der Funktion des thermosensitiven Zellfaktors unabhAngig. Die Replikation der ~-Phagen-DNS hingegen unterliegt derselben Restriktion wie die zellulAre DNS, jedoeh bewirkt der Ausfall der Funktion des Zellfaktors keinen Abbau der neusynthetisierten Phagen DNS am Replikationsort (MIKOLAJCZYK, LANKA, SCHUSTER). Es gibt Hinweise daffir, dab die in einer Mutante der zweiten Gruppe bet der restriktiven Temperatur beobachtete restliche DNS-Synthese auf die Verdoppelung (Fertigstellung) yon soichen Bakterienchromosomen zurfiekzuffihren ist, die sich im Augenblick der Temperaturerh6hung im Stadium der Synthese befanden, dab abet neue Runden der l~eplikation nicht begonnen werden k6nnen (BRYERSMANN, SCHUSTER). Die DlqS-Replikation d e r Bateriophagen T 4 und P~,nicht aber die des Phagen P t i s t yon dem thermosensitiven Faktor in dieser Mutante unabhiingig. Der Phage P I kann sich nur wAhrend des Stadiums der restliehen zellul~ren DNS-Synthese bei 42 ~ vermehren (LANKA, BRYERSMANN, SCHUSTER).

Abteilung Trautner Direktor: Prof. Dr. THOMAS TRAUTNRR. - - Wissenschaftlich Arbeitende: stAndig 5, nichtst~ndig t. AuslAndische Ggste 3.

Naturwissenschaften

Struktur und Biosynthese der Kohlehydratgruppe von Immunoglobulinen. Plasmazellen aus 2 transplantierbaren Myeloma Tumoren (MOPC 2t, MOPC 46) in Balb/c-Mgusen dienten als Modellplasmazellen, um die Bios3mthese der Kohlehydratgruppen yon Immunoglobulinen und den Transport yon Immunoglobulin yon der Stelle seiner Synthese an Polyribosomen dureh die verschiedenen subzellulAren Membranstrukturen zu untersuchen. Hierbei wurde 1. die Kinetik des Einbaus yon radioaktivem Leucin, Galaktose und Mannose in den Polypeptid- bzw. Kohlehydratanteil yon intrazellul~iren Myelomproteinen der beiden Tumoren und dessen Sezernierung in das extrazellulS,re Medium analysiert. - - 2. wurden Myelomproteine aus verschiedenen subzellul/iren Membranstrukturen des Tumors MOPC 46 gereinigt und ihre Kohlehydratzusammensetzung bestimmt. Die Ergebnisse lassen auf eine schrittweise Anh~ngung yon Kohlehydratresten an Immunglobulin im MaBe seiner Wanderung durch die subzellul~ren Strukturen und seiner Sezernierung schliei]en. Der l)bergang des Myelomproteins vom rauhen in das glatte endoplasmatisehe Retikulum seheint der geschwindigkeitsbestimmende Schritt der Wanderung zu sein (MRLCHERS). Aktivierung yon mutierter fl-Galaktosidase ~u Enzymaktivitdt dutch spezifische Antik6rper. Von E. eoli wurden 11 lac-Mutanten isoliert, die - - ~linlich der yon ROTMAN and CELADA besehriebenen Mutante - - ein Mutantenprotein produzieren, das sich dureh Anti-fl-Galaktosidase-Antik6rper zur EnzymaktivitAt akfivieren l~Bt. Diese Mutanten wurden durch P 1Transduktion und mit Hilfe yon Deletionen kartiert. - 3. Mutationsorte mit 1,7 nnd I Mutante liegen nahe beieinander (Gruppe I), 2 Mutanten kartierten entfernt davon (Gruppe II). Mutantenproteine ether Gruppe lieBen sicli durch dieselbe Population yon Antik6rpern aktivieren. Die beiden Populationen yon AntikSrpern, welche die beiden Gruppen yon Mutanten-Proteinen aktivieren, sind durch ihr chrornatographisches Verhalten an D E A E - und CM-CellulosesAulen unterscheidbar. Die Ergebnisse legen nahe, dab zwei verschiedene a n t i g e n e Determinanten auf dem fl-Galaktosidase-Molekfil zwei verschiedene Populationen von Antik6rpern binden. Eine antigene Determinante ist einer Gruppe yon Mutanten zugeordnet. I m fl-Galaktosidase Molekfil ist der Ort der Mutation verschieden vom Oft der antigenen Determinante und verschieden vom aktiven Zentrurn des Enzyms (MELCHRRS, MRSSER). Regulation der Zellteilung bei E. coll. Das Ende eines DNSReplikationszyklus gibt das Signal ffir die Teilung. Hemmung der DNS-Synthese in teilungssynchronisierten Zellen ether temperatur-sensitiven Mutante vor dem Ende des 1Replikationszyklus blockiert die Teilung, Hemmung nach diesern Zeitpunkt bleibt ohne EinfluB auf die nachfolgende Teilung. Kurzzeitige Hemmung der Proteinsynthese w~hrend der DNS-Replikation erniedrigt die DNS-Synthese-Rate: Das Ende des Replikationszyklus erfolgt sp/~ter. Die nachfolgende Teilung ist urn den gleichen Betrag verz6gert (MESSRR). Korrelation zwischen Genkarte and D N S Molekiil des B. subtilisPhagen S P 50. Zweifaktorkreuzungen mit plaque-Typ und temperatur-sensitiven Mutanten ffihrten zur Aufstellung ether linearen Genkarte mit rund t00Rekomhinationseinheiten LAnge. Intakte DNS des Phagen (Molekulargewicht t00 • l0 s) liefl sich durch Scherbehandlung in 2 HAIIten (Molekulargewicht je 50 • 106) zerbrechen. Aufgrund verschiedener Diehte sind die beiden halben Molekiile im CsC1-Dichtegradienten voneinander trennbar. Dieses eflaubte eine Bestimmung des Gengehaltes jeder HAlite. Solche Untersuehungen ffihrten zur Lokalisation des primAren Bruchpunktes in der Genkarte des Phagen. Hieraus und aus der Analyse des Gengehaltes yon niehthAlftigen DNS-Fragmenten wurde eine Plazierung der Genkarte im Bezug zu der durch den ]3ruchpunkt definierten Mitre des Molekfils m6glich. Weiterhin zeigt sich, dab durch die aufgestellte Genkarte etwa 70 % des D•S-Molekfils erfaBt sind (HAVENDRR,TRAUTNER). Rekombination bet Trans]ektion mit S P ,50 D N S . Mit Serien yon Zweifalrtorkrenzungen mit transfizierender DNS aus verschiedenen temperatursensitiven Mutanten wurde die Kartierungsfunktion aufgestellt. Im Unterschied zu der aus den entsprechenden konvenfionellen Phagenkreuzungen aufgestellten Kartierungsfunktion, bet der sich eine fiber fast die gesamte Genkarte hinziehende Ann~Lherung an einen S~ttigungswert der Rekornbination zeigt, ist nach Transfektionskreuzungen bereits bet Genabst/inden > 20 R E Siittigung erreicht. Dieser Befund erlaubt Rfiekschltisse auf den Transfektionsmechanis-

mUS (SPATZ,TRAUTNER).

g7. Jg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

Scherempfindlichheit yon DNS. Die anomale Igmpfindlichkeit yon SP 50-DNS gegenfiber Scherkriiften wurde untersucht. Der Vergleich der Scherempfindliehkeit yon T 2-DNS und SPS0-DNS bestStigt die Vermutung, dab Einzelstrangunterbreehungen, wie sie in SP 50-DNS vorliegen, eine besonders hohe Fragilit~t an diesen Stellen bedingen (CREEGER, SPATZ). Replikation yon S P P 1 - - P h a g e n DNS. B. subtilis-Zellen wurden mit SPP l-Phagen infiziert. Zu verschiedenen Zeiten nach Infektion warden aus infizierten Zellen die Gesamt-DNS isoliert. Mit Hilfe des biologischen Tests der Transfektion, die eine selektive Bestimmung yon Phagen-DNS in Gegenwart anderer Nuldeinsiiuren eflaubt, wurde der intrazelluliire Gehalt an Phagen-DNS in Abh/ingigkeit yon der Zeit nach Infektion gemessen. Der Anstieg der DNS folgt ekiem exponentiellen Replikationsgesetz (KLOTZ). Konversion bet Bal~teriophagen. Die Segregation voI1 Allelen wurde nach Transfektion mit heterozygoter DNS des B. subtilis-Phagen S P P 1 untersucht. Hierzu wurden die komplemeut~ren DNS-Str~nge sowohl yon Wildtyp-DNS als auch yon DNS mehrerer Plaque-typ-Mutanten im CsCl-I)ichtegradienten getrennt. Sodann wurde jeder der beiden komplementi~ren DNS-Str~nge yon Wildtyp mit dem entsprechenden Strang yon Mutanten DNS zu Heteroduplex-Molekfilen hybridisiert. Kompetente Zellen yon B. subtilis wurden mit dieser DNS transfiziert und die Verteilung der ekigebrachten Allele in der Nachkommenschaff durch Einzelwurfteehnik bestimmt. Ergebnis: 1. Bet allen untersuchten Genen treten die 3 mSglichen Wfirfe (Wildtyp/Mutanten gemischt; Wfldtyp allein; Mutanten allein) auf, jedoch enthielt die fiberwiegende Zahl der Wfirfe nur Nachkommen eines einzigen Typs, d.h. entweder Wfldtyp oder Mutante. Zur Deutung dieses Befundes wird ein Reparaturmechanismus angenommen, der noch vor der ersten Replikation des kifizierenden Molekfils die heterozygote Region erkennt und korrigiert. Aus der Richtung der Asymmetrie in der Nachkommenschaft lassen sich Schliisse fiber die Basenspezifit~t des Korrekturmechanismus ziehen. 2. Die Wahrscheinlichkeit der Korrektur (gemessen an der H~ufigkeit der Mischwfirfe) ist hoch am linken Ende der SPP t-Genkarte und n i m m t zum rechten Ende hin ab. Unter der Annahme, dab Korrektur und Replikation konkurrierende Prozesse skid, l~l~t sich hieraus auf eine Richtung der DNS Replikation yon rechts nach links schlieBen. - - 3. In den Zellen, in denen keine I(orrektur stattgefunden hat, finder sich im Mittel gleiehe Hiiufigkeit der Allele. Beide Stri~nge der Eltern-DNS tragen also gleichm~tBig zur Nachkommenschait bei, d.h. Replikation des doppelstr~ngigen DNS-Phagen SPP 1 ist symmetrisch in bezug auf die komplementgren DNSStrange (SPATZ, TRAUTNER).

/kbteilung Wittmann Direktor: Prof. Dr. HEINZ-GONTER WITTMANN.- Wissenschafflieh Arbeitende: st~.ndig 6, nichtsti~ndig 5. Auslitndische Giiste 2. Struktur und Funktion von Ribosomen. Die Untersuchungen fiber die Isolierung der Protekie aus Ribosomen des Bakteriums Escherichia colt konnten abgeschlossen werden (KAL:rSCHMIDT, JANDA, R%IDLOFF, NIERHAUS, CECH und WITTMANN). Won den mehr als 50 Proteinen, die aus der 30 S- bzw. 50 S-Untereinheit isoliert wurden, wurden sowohl die Molekulargewichte nach zwei verschiedenen Methoden Ms auch die qnantitative Aminosi~urezusammensetzung bestimmt (DZIONARA, KALTSCHMIDT und WITTMANN). Daraus ergab sich, dab alle ribosomalen Proteine chemisch und physikalisch voneinander verschieden stud. Von ekiem Tell der isolierten Proteine wurden der c~-Helix-Gehalt gemessen (DzIONARA) sowie die tryptischen Peptide isoliert und analysiert (WITTMANN-LIEBOLI)). Aul3erdem wurden Antik6rper gegen zahlreiche isolierte Proteine gewonnen (ST6FFLER). Die immunologischen Untersuchungen ergaben bisher keine Verwandtschaft zwischen den einzelnen ribosomalen Proteinen und zeigten betriichtliche Unterschiede in der Wichtigkeit der verschiedenen Proteine ffir die Ribosomenfunktion (ST6FFLER). Vergleichende Untersuchungen fiber die)~hnlichkeit der P,ibosomenstruktnr wurden sowohl bet versehiedenen Bakterienfamilien, besonders den Enterobaeteriaceen, als auch bet h6heren Pflanzen mit serologischen und elektrophoretischen Methoden durchgeffihrt (ST~)FFLER, JANDA und WIT'rMANN). Dabei war eine yon KALTSCHMIDT entwickelte zweidimensionale Elektrophorese-Methode yon groBem Nutzen. Sie wurde auch bet E. coli-Mutanten mit veri~nderten Ribosomen zum Nachweis des ver~nderten ribo-

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somalen Proteins und zur Untersuchung der Heterogenit~it yon Ribosomenpopulationen verwendet (NIERHAUS und DEUSSER). Urn festzustellen, inwieweit _~hnlichkeiten bzw. Unterschiede in der Struktur yon Ribosomen aus Pro- bzw. Eukaryonten vorhanden skid, wurden neben den Untersuehungen an Ribosomen yon E. colt auch solehe fiber die Struktur yon HefeRibosomen durchgeffihrt (JA~DA, WEBER und CECIl). Die bisherigen Ergebnisse weisen auf z.T. betr$chtliche Unterschiede in der Struktur yon Ribosomen aus Pro- und Eukaryonten him Tabahmosaikvirus. Drei weitere Tabakmosaikvirusst~mme (Odontoglossum-Ringspot-Virus, Birnen-TMV und CowpeaVirus) wnrden proteinchemisch untersucht (HEI~NIG und WITTMANN-LIEBOLD). Nach der Isolierung der tryptischen Peptide wurden Partialsequenzen daran bestimmt. Diese und frilhere Untersuehnngen eflauben Rfickschlfisse auf Fragen der Raumstruktur des Virus, kisbesondere der Wechselwirkung zwischen Protein und Nuldeins~uren. Aminoacfl-tRNA-Synthetasen. Die Untersuchungen fiber die Beteiligung yon Aminoacyl-tRNA-Synthetasen an der Regulation der Aminositure-Biosynthese und fiber die Regulation der Aminoacyl-tRNA-Synthetasen wurden yon G. NAss fortgesetzt: In Zusammenarbeit mit K. PORALLA und H. Zi~H~R wurde mit HiKe des Antibiotikums Borrelldin wahrscheinlich gemacht, dab die Threonyl-tRNA-Synthetase beteiligt ist an der Umwandlung yon Threonin in den eigentlichen Repressor ffir die Threonin-biosynthetischen Enzyme. Entsprechende Untersuchungen wurden an Hefezellen durchgeffihrt: Mittels Borrelidin wurde gezeigt, dab auch in diesen komplizierteren Einzellern, die Threonyl-tRNA-Synthetase an der Regulation der Threonin-biosynthetischen Enzyme beteillgt ist. Weitere Untersuchungen tiber die Regulation der Bitdung der Aminoacyl-tR_NA-Synthetasen in E. cot$ haben ergeben, dab auch die Bildung der enzymafisch kiaktiven Phenylalanyl-tRNA-Synthetase (CRM) aus einer temperatur-sensitiven Mutante regullert werden kann.

Gmelin-Institut ffir anorganische Chemie und G r e n z g e b i e t e in der M a x - P l a n c k - G e s e U s c h a f t z. F. d. W., Frankfurt a. M. Direktor: Prof. Dr. MARGOT BECKE. Ausw$rtiges Wissenschaftllches Mitglled : Prof. Dr. ERICI~ PIETSCrh--Wissenschaftlithe Redakfion: Dr. KARL-CI~RISTIANBUSCHBECK; Teehnische Redaktion: Dr. WALTER LIPeERT; Verwaltung: W. B u s c h . Hauptredakteure: Dr. v. BACZKO, Dr. BERGmANN, Dr. BITTERER, Dr. BOHNE, Dr. KEIM, Dipl.-Ing. KIRSCI~STEIN, Dipl.Phys. KOSCHEL, Dr. KUBAClL Dr. 1KUGLER, Dipl.-Berging. MOLLER, Dr. ROTH, Dr. SCHLEITZER, Dr. SEUFERLING Dr. SLAWlSClL Dr. SWXRS. - - Wissenschaftliche Mitarbeiter im Angestelltenverhi~ltnis: 76. Freie Wissenschaftllche Mitarbeiter: 25, freie Mitarbeiter am ,,Gmelki-Durrer" (Metallurgie des Eisens): 35. --- Ver6ffentlichungen des Instituts s. Jahrbuch MPG 1968, 234; 1969, 276. -

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Das Institut h a t die Aufgabe, die chemische Literatur zu bearbeiten mit dem Ziel, die Chemischen Elemente und ihre Verbindungen in Handbuchartikeln darzustellen. Es hat die Aufgabe ,,Information Science" auf dem Gebiet der anorganischen Chemie (als ekizige Institution dieser Art in der Welt) zu betreiben. Dementsprechend bemfiht sich das Institut, das Material der anorganischen Chemie yore heutigeI1 Wissensstand ausgehend rfickschauend kritisch zu beurteilen und darzustellen. Auf diese Weise wird eine Informafionsquelle geschaffen, dutch die der in Experiment und Theorie erarbeitete Stand der Forschung geschlossen dargeboten werden kann mit ether Kfitik der Ergebnisse, die sich durch Akzentuieren und durch Transparentmachen aller Kontroverscn kundtut. Dazu erarbeiten die Mitarbeiter das Material aus der Originalliteratur der ganzen Welt, die Ergebnisse mtlssen verglichen beurteilt, gewertet werden. Der Zusammenhang, ffir den sie relevant stud, mul3 gesucht und sichtbar gemacht werden. I m Beriehstzeitraum arbeitete das Institut an der 8. Auflage des Handbuches der anorganischen Chemie, die das Ziel hat, noch einmal den gesamten Wissensstand der anorganischen Chemie und ihrer Grenzgebiete - - yon der Mitre des t8. Jahrhunderts ab - - zu erfassen und nach dem heutigen Erkenntnisstand darzulegen. Die 8. Auflage, die bereits mehr als 70000 Textseiten umfaBt, soll etwa 1975 abgeschlossen seJn.

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I m Berichtszeitraum ist die Bearbeitung einer gr613eren Anzahl yon Elementen abgeschlossen worden: Vom Element NICKEL wurde die Lieferung Ni A II2, die die Elektrochemie des Nickels entli~Llt, sowie Ni C2, die sich m i t ts dungen des Nickels befal3t, vorgelegt. Das Element Sauerstof[ wurde durch die Lieferung 8 abgeschlossenen, die aul3er der Beschreibung der Radikale OH und HOz das Register ffir die Lieferungen enth~lt. Mit der Herausgabe der Lieferung V A 2 wurde die Arbeit am Vanadium abgeschlossen. Das gleiche gilt ffir die Arbeit am Quechsilber; ein Register ffir dieses Element und seine Verbindungen wurde erstellt. Die Bearbeit u n g des Kohlenstoffs als Element ist beendet; die H a n d b u c h b~nde CB2 u n d CB3 berichten fiber diese Arbeiten. Das Arbeitsprogramm 1969 brachte den Neubeginn einer ganzen Reihe yon Banden, in denen die letzten noch nieht in der 8. Auflage bearbeiteten Elemente dargestellt werden. Mit der Ausgabe yon Ta A t begann die B e h a n d h n g des Elements Tantal, entsprechend m i t N b A die yon Niob. P b C t bringt den ersten Tell der Bleiverbindungen, Ag A t - - ein Band, der sich mit Gesehichte und Vorkommen des Silbers beschgftigt - - ist der E i n s a t z p u n k t ffir eine grol3e Anzahl yon Lieferungen, die sieh m i t dam Element Silber und seinen Verbindungen befassen werden. Der Aktualisierung des Handbuchs, die bereits yon dem Ziel der 8. Auflage weiterfi~hrt, diente die Herausgabe des Erg~nzungsbandes ,,Chlor" (C1 E B2). Ebenso wirkte die Herausgabe des Erg~nzungsbandes,, Ruthenium", in dem die Literatur bereits bis Mitre t969 erfaBt wurde, in dieser Richtung. Abgeschlossen sind auch die Arbeiten a n den im Druck befindlichen B~nden fiber Tantalverbindungen u n d Niobverbindungen sowie am ersten Teil der Verbindungen des Kohlenstof[s, In dam letztgenannten B a n d wird die Brficke von der eigentlichen Chemie zur Kohlenstoffchemie geschlagen und erstmalig der Anfang gemaeht, ein Zwiscliengebiet zu erfassen, das bisher fiberhaupt noch nicht kritiscli dokumentiert ist und auf dem die wissenschaftliche Entwicklung besonders lebha~t ist. Noah unpublizierte Arbeiten des Instituts befassen sich mit den Seltenen Erdmetallen, nlit Mangan, mit den neueren E n t wicklungen bei Titan, Vanadium und Chrom, Eisen, Kobalt, Nickel sowie mat aktuellen Natrium- und Kalium- Verbindungen. Ebenso sind die Arbeiten fiber Edelgas- Verbindungen fast abgeschlossen. Die Arbeit a n den ,,Transuranen" h a t begonnen. Umfangreiclie Arbeiten zielen auf die Erstellung des Generalregisters ffir das gesamte Handbuch.

Fritz-Haber-Institut

der Max-Planck-Gesellschaft,

Berlin-Dahlem

Direktor: Prof. Dr. RUDOLF BEILL (bis 9. 4. 1969). Kommissariseher Direktor: Prof. Dr. ERNST RUSI~A (ab 10. 4. t969). Direktor: Prof. Dr. HEINZ GERISCHErr (ab t. t l . t969). Weitere Wissenschaffliche Mitglieder: Prof. Dr. JOCHEN BLOCK, Prof. Dr. GERHARD BORRMANN, Prof. Dr. ROLF HOSEMANN, Prof. Dr. BLURT MOLI~RE, Prof. Dr. IWAN STRANSKI, Prof. Dr. KURT UEEERR~I~ER. - - Ausw~rtJge Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. GEORG MENZER, Mfinchen; Dr. JOHANNES JAENICKE, Frankfurt/M. ; Prof. Dr. ERWIN MOILER, University Park, Pa./USA; Prof. Dr. GEORG I~IANECKE, Berlin; Prof. Dr. KLAUS J. VETTER, Berlin. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 29, nichtstXndig 73. Ausl~ndische G~ste 7. - - V e r 6 f f e n t lichungen s. J a h r b u c h NIPG 1968, 235; 1969, 278. I n l%rtsetzung der Arbeiten fiber den Mechanismus der Ammoniaksynthese wurden die Infrarotspektren yon N~-H~ Adsorptionskomplexen an Eisenkatalysatoren untersucht. Dabei wurden die yon unserer Theorie geforderten Zwisehenprodukte, n~,mlich zwei Atome Stickstoff enthaltende Stickstoff-Wasserstoffverbindungen, gefunden (P. JIRI~, G. SCHULZ). Es kormte gezeigg warden, dab die Kinetik tier Ammoniaksynthese unserer Theorie entspricht, wonach N~ als Molekfil am Katalysator adsorbiert und zun~chst als solches mit H~ welter reagiert, bis eine Spaltung in zwei partiell oder vollstgndig hydrierte Ammoniakmolekfile folgt. SchlieBlich konnte die Voraussage der Theorie, d a b Cr ebenfalls ein NH~-Katalysator sein sollte, experimentell best~tigt werden (J. KURZiDIM). - - ES wurde gefunden, dab bei geeigneter Versuchsanordnung (breites Katalysatorbett) der Rfickdiffusionseffekt bei der Ntl~-Synthese so groB ist, dab der Konzentrationsgradient innerhalb des Bettes verschwindet. Mit dieser Anordnung konnte eine homogene Vergiftung des Katalysators m i t HaO erzielt werden. Auch diese Versuehe ergaben, dab

Naturwisse~schaflen

die Aktivierungsenergie der NHs-Bildung vom Vergiftungsgrad unabh~Lngig ist (J. HENSEL, H. SCHAEFER). - - Beim Studium der Austauschreaktion N~s + N~~ = 2N~ 9 wurde gefunden, dab die Aktivierungsenergie vom Sauerstoffgehalt des Katalysators abh~ngt. Die Reaktion wird dutch H2S ghnlieh vergiftet, wie die NH3-Synthese. Durch Zugabe yon H 2 wird die Austauschgesehwindigkeit nieht beeinfluBt (G. SCHULZ, H. SCHAXFER). - I n gleichem Zusammenhang wurde der Isotopenaustausch des Wasserstoffs (H2, Da) a n einem NH~-Katalysator untersucht. Aus den Versuehsergebnissen wird gefolgert, dab ein Ridealbzw. Couper-Eley-Meehanismus wirksam ist. Von 260---360 ~ b e s t i m m t eine Folgereaktion m i t niedrigerer Aktivierungsenergie die Reaktionsgeschwindigkeit. Sie besteht in einer Oberflgchenwanderung der Reaktionspartner und/oder des Reaktionsproduktes zu Pli~tzen geringer Adsorptionsenergie (D. KLEINER, H. SCHAEFER). Bei Arsenolith-Kristallen wurde ein linearer Z u s a m m e n h a n g zwischen Bruchfestigkeit u n d Tribolumineszenzaktivit~t gefunden (K. KAFFANKE, !R. LACMANN). Bei Untersuehungen fiber die Reaktionskinetik yon Alkylierungen (Umsatz yon Benzol mit ~tliylen bzw. Propylen a m Molekulaxsieb Mordenit H als l~iatalysator)wurde die Selektivit~t sowie die Abh~ngigkeit des Umsatzes yon der Vorbehandlung des Ifatalysators, der Reaktionstemperatur und yore iVlisehungsverh~Itnis der Reaktanten studiert. Parallel dazu wurden l!R-spektroskopische Untersuchungen der Oberfl~cheneigenschaften des reinen KatMysators sowie des Adsorptionsverhaltens yon .~thylen an Mordenit H vorgenommen. Es zeigte sich eine Korrelation zwischen katalytiseher Aktivit~t und Zahl der Br6nsted-Zentren a m Katalysator (K, A. BeCKEE, W . DRACHSEL, H. KARGE, ~V.-D. STRXUBXL). Mifi Hilfe der Bindungsvektoren wurde die Gleichgewichtsform des fl-Zinns ermittelt. Die Untersuchungen fiber die Gleichgewiehtsform yon Misehkristallen sind auf das kubischraumzentrierte Gitter und die Temperaturabhii.ngigkeit erweitert worden. Bei der elektrolytischen Keimbildung yon Kupfer aus eyanidischen Komplexsalzl6sungen warden die Keimbildungsh~ufigkeiten, Latenzzeiten und Igeimgr6Ben besfimmt (R. LACMANN, H . - j . RANDIG): Es wurden die Kristallstrukturen von Trisisopropylidencyclopropan (I), Biscyclooctatetraentitan (II) und Trisallylchrom (III) m i t Hilfe von R6ntgenbeugungsdaten bestimmt. Die Molekfile yon (I) sind nicht ganz eben und zeigen besonders kurze C-C-Abst~nde im Cyelopropan-Ring (H. DIE~RICH). I m (Sandwich)-Komplex (II) leitet sich der eine Cyclooctatetraen-Ring vom aromatischen, ebenen Dianion CsHs~a b und ist symmetrisch a n das T i t a n a t o m gebunden, w~hrend der andere Ring gefaltet ist und n u t m i t airier H~lfte am T i t a n a t o m h~ngt. Die I~ristallstruktur ist teilweise ungeordnet. Offenbar wird ein zweiter Molekfiltyp m i t etwas anderer Anordnung des gefalteten Ringes in den Kristall eingebaut (M. SOLTWlSClL H. DIETRICH). Auch der Komplex (Ill) kristallisiert teilweise ungeordnet. Alle drei Allylgruppen sind ~-gebunden und ihre endstgndigen Kohlenstoffatome sind fast genau mit der Symmetrie D~ u m das Chromatom h e r u m angeordnet. Zwei Allyl-Gruppen bilden eine Art cis-Sandwich a m Chromatom. Da sich die Substanz bei Z i m m e r t e m p e r a t u r zersetzt, wurden alle Messungen auf einer TieftemperaturWeissenberg-Kamera ausgefiihrt, die dazu entwickelt worden war (H. DIETRICH). Eine Differenz-Fouriersynthese an B10HI~ aufgrund der dutch Neutronenbeugung bestimmten Lagen der Atomkerne (A. TIPPE) zeigte besonders deutliche Anh~ufnngen yon Bindungselektronen in den terminalen B-D-Bindungen sowie in den Wasserstoffbindungen B-D-B. Die Verteilung der Bindungselektronen im Bor-Gerfist des Molehills entspricht der Theorie (R. BRILL, H. DIETRICH, H. DIEEKS). Unter Leitung yon G. I~ILn'PING warden im Tie]temperaturlaboratorium die Arbeiten fiber kontinuierliche Kfihlverfahren und die Untersuchungen a n kondensierten Gasen fortgesetzt. Das Verhalten tier zt~rHe-ll-Nach~llung verwendeten Superfilter konnte m i t Hilfe des Foutain-Effektes gedeutet werden (A. ELSNER). Die Durchfiul3charakteristiken weiterer Filtermaterialien wurden b e s t i m m t (F. BRAUNE, A. ELSNER), - - Der W~Lrmefibergang a n str6mendes Helium bei Verdampfung im Temperaturbereieh yon 4,2 his 2,18 ~ ist durch das Vorherrschen yon Siedeverzfigen gekennzeichnet. Beim 131asensieden ist der Wi~rmefibergang yore Mengenstrom und I)ampfgehalt des K~ltemittels in weiten Grenzen unabh~tngig. Die maximalen W~rmestromdichten sind im Vergleich zum W~rmefibergang bei freier Konvektion s t a r k reduziert (G. HILDEBEANDT). - - Untersuchungen fiber die ortho-para-Wasserstoff Umwandlung in der fasten Phase dureh kontinuierliche

~7. Jg., He/t 12, 1970

Max-Planek-Gesellschaft t968--1969

Kernresonanzmessungen h a b e n ergeben, dab im Gegensatz zur bisherigen Auffassung die Umwandlung bis zu ldeinsten orthoWasserstoff I~ionzentrationen einer Reaktion 2. Ordnung entspricht (F, SCHMIDT). Dies gilt auch ffir T < 5 ~ wo ein Spindiffusionsmechanismus anzunehmen ist. - - Bei der IZondensation yon Gasen mit Dipolmoment wie HsO , CO, NO, N~O, SO s, (CHs)sCO und N H s in einem sonst feldfreien R a u m wurde fiber dem Kondensat ein elektrisches Feld beobachtet. Diese Erscheinung wird durch eine spontane Polarisation, d.h. eine bevorzugte Ausrichtung der Molekfile w~hrend des Kondensierens erklArt. Das Potential der Oberseite des Kondensates n i m m t gleichm~13ig m i t der Schichtdicke zu und k a n n auf fiber t 0 O V bei Schichtdicken yon 0 , 1 r a m steigen. Die Oberfl~chenladung ist nach Betrag u n d Vorzeichen yon der Kondensationstemperatur abh~ngig (K. K u 2 z ~ R ) . - - D a m p f druckmessungen an Mischkondensaten yon Argon/Wasserstoif h a b e n Aufschlul~ fiber die Wechselwirkungsmechanismen zwischen den Komponenten und dem 0rdnungszustand in derartigen Kondensationsschichten geliefert (I. I~LIPPING, K. WANDELBURG). Entsprechende Untersuchungen an NHa/ Hs- , COs/H s- und CHa/H~-Gemischen im Zusammenhang m i t der Adsorption yon I-Is an NHs- , CO s- und CH~-Schichten h a b e n gezeigt, inwieweit die verschiedenen Molekfile den Mechanismus der gemischten Kondensation beeinflussen und inwieweit die Sorption des Wasserstoffs yon Sterischen Bedingungen beeinflugt wird (I. KLIm~I~a, W . D . SCH61~I~m~, W. SCHULZE, V. TSLLE). G. MANECKE U. Mitarb. setzten ihre Untersuchungen fiber Oxidai%ons-Reduk~ions-Polymere (Redoxharze) fort. Es wurde 1.4-Diacetoxy-2-vinyl-naphthalin synthetisiert. Seine Yerseifung u n d Oxidation ergaben fiberwiegend meso- und rac.Bis-[naphthochinon-(l.4)-yl-(2)~-butan. Diese und i~hnliche Substanzen wurden potentiometrisch charakterisiert (W. S~ORCK). - - Polymere, die Benzohydrochinon fiber eine Sulfonbrficke gebunden enthalten, wurden fiber Vinyl-(2.5diacetoxy-phenyl)-sulfon durch Polymerisation erhalten. Eine Anzahl molekulareinheitlicher hi- u n d tetravalenter, sulfonverbrfickter Modellverbindungen wurden dargestellt und ihr Redoxverhalten geprfift (H.-J. BxYxR). - - Harze mit komplexbildenden Eigenschaften konnten auf Polymerisationsbasis fiber die erstmals dargestellten 8-Benzyloxy-5-vinyl-bzw. 8Benzyloxy-2-methyl-5-vinyl-chinoline gewonnen werden (H.-P. AUl~ICH). - - An dem bereits beschriebenen Copolymerisat Acrylsliure/Styrolisothiocyanat/Divinylbenzol konnte der Edmansche Abbau in heterogener Phase durchgeffihrt werden (G. GONZXL). - - Durch Kondensation substituierter BenzMdehyde, Anthracen-(9)- bzw. Pyren-(3)-Mdehyd einerseits und 4-Nitro-phenylessigsliure, 2.4-Di-nitro-phenylessigs~ure sowie 2-Nitro-4-cyano-toluol andererseits wurden Derivate des ~_thylens dargesteUt. Auch wurden einige aromatisch-substituierte Butadiene und Hexatriene synthetisiert. Die elektrische Gleichstrolnleitf~khigkeit dieser Verbindungen wurde untersucht (S. L02TKE). - - V e r s c h i e d e n e Bis-(t.2-dicyaniithylen-l.2-dithiolo)-2cIetallsalze und isomere Bis-(t.t-dicyaniithylen-2.2-dithiolo)-Metalisalze sowie Polymere re_it phthalocyaninartiger, hemiporphyrazinartiger u n d triazinartiger Strukt u r wurden dargestellt und ihre Halbleitereigensehaften untersucht (D. W6I~RLE). - - Neue Synthesewege wurden ffir die Schlfisselverbindung 3.4-Diaminostyrol erarbeitet. Diese liel3 sich m i t Alloxan zu 8-Vinyl-alloxazin u n d m i t Benzil zu 2.3-Diphenyl-6-vinyl-chinoxalin kondensieren (U. ]RoT~m~). - Dutch Kondensation yon Ouadralsiiure m i t prim~tren und sekundiiren Diaminen wurden 1.3-Polyamide synthetisiert, die Glieder einer bisher nicht b e k a n n t e n Polyamidgruppe sind. Sie enthalten das mesomere Cyclobuten-diyliumdiolat-System; m i t Quadrats~urediestern wurden die isomeren 1.2-Polyamide erhalten. Quadratsiiure-t.3-bis-amide m i t nichtaromatischen Substituenten sowie tieffarbige Quadratsiiure-t.3-bisamid-A1kaliverbindungen, die Phenylkerne m i t Subgtituenten II. Ordhung in o- oder p-Stellung enthalten, wurden synthetisiert und charakterisiert (J. GAIJGm~). K. J. V E T T ~ U. Mitarb. bearbeiteten weiterhin Probleme der elektrochelnischen Kinetik und der elektrolytischen 19assivildit tier Melalle. Zur Untersuchung der Kinetik yon Elektrokristallisationsvorg~ngen wurden Silber-, Gold- und Niekeleinkristalle reproduzierbarer Qualitis m i t m6glichst wenig Versetzungen gezogen. Die Qualit~tt der Kristalle wurde rSntgenographisch (Barth-Kamera) kontrolliert. AuBerdem wurde die Qualit~t elektroehemiseh abgeschiedener Silbereinkristalle in Abh~ngigkeit yon den Abscheidungsbedingungen (mit Wechselstrom fiberlagerter Gleichstrom) untersucht. Ein volltransistorisierter recht schneller und leistungsfglaiger Breit-

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b a n d p o t e n t i o s t a t m i t Mitkopplungsversttixker wurde entwickelt. Die Kinetik der Sauerstoffelektrode wurde mit xsOangereichertem und abgereichertem Sauerstoff untersucht. - Die instationtixe Korrosion des passiven Eisens wurde analytiseh-chemiseh und coulometrisch in Abh~ngigkeit yon der Gesamtstromdichte i ulld dem Potential der Passivelektrode ermittelt. Aus den Ergebnissen liil3t sich die Kinetik der Schichtbildung und Korrosion ableiten. Ftir die Messung der Dicke der Passivschichten u n t e r elektroehemischen Bedingungen wurde eine ellipsometrische Methode ausgeaxbeitet.

Fddionen-MassenspeMvometrie, Chemische Reaktionen an Festk6rper-Oberfl~ichen (Prof. Dr. JOCHEN BLOCK) Kinetische Untersuchungen yon Oberfl~chenreaktionen wurden mittels Feldimpuls-Desorption und Flugzeitanalyse durchgeffihrt. Am Platin und Wolfram wurde a n kleinen, definierten Bereichen ( < t 0 0 ~ s) der Einkristalle das Verhalten yon Kohlenwasserstoffen studiert. Die Polymerisation des n - B u t a n s wurde a m W ( I t 0 ) u n d die Hydrierung des li,thylens am Pt(21 t) gemessen (H. THIMM, K. ZOHLKE). Fi~r Studien zur Feldenlission des Eisens wurden Yerfahren zur lZeinigung der Eisenemitter entwickelt, Feldemissionsstudien bei der Adsorption yon Stickstoff und Wasserstoff u n d massenspektrometrische Studien der Feldverdampfung durchgeffihrt (E.-L. RICHTER und W. A. SCHMIDT). Ffir den Mechanismus der Ammoniaksynthese wurden Feldionen eines Stiekstoff-Wasserstoff-Gemisches sowie die des Ammoniaks a m Eisen und vergleichsweise am Platin studiert. Oberfliichenkomplexe mit atomarem Stickstoff treten a m Eisen nicht, wohl abet am Platin auf (W. A. SCHMIDT). Die zur Feldionisation erforderliche Feldst~rke wird durch die chemische Wechselwirkung an OberflAchen wesentlich mitbestimmt. Donator-Akzeptor-Komplexe, wie Derivate des Triphenylmethans an Zeolith-Oberfl~chen, benStigen daher ungew6hnlich niedrige Feldst~rken zur Ionendesorption (M.-S. Z~I). Mit einem Mikroreaktor im Feldionen-Massenspektrometer wurde beim Isotopenaustausch zwischen Neopentan und Deuterium am Palladium ausschlieBlich eine Binominal-Verteilung des Deuteriums im Neopentan gefunden. Der Austausch des Deuteriums erfolgt singul~r (P. HINDa~NrrACH). A m System Wolfram/HsS konnte die Flitchenspezifit~t der Chemisorption und der OberfI~tchendiffusion d u t c h die Kombination yon Feldelektronenmikroskop u n d massenspektrometriseher Analyse der Desorptionsprodukte b e s t i m m t wetden (W. A. SCHMID% L. WIES~RG). Die Chemisorption der Kohlenwasserstoffe CH4, CsH ~ u n d C~H6 wurde a m Wolfram flAehenspezifisch durch E r m i t t l u n g der Elektronen-Austrittsarbeiten untersucht (S. HELl, WIG). Die H~ufigkeitsverteilung der Sekund~trelektronen aus Cu-Be-, Pt- und Si-Oberfl~tchen wurde auch in Abhiingigkeit yon Adsorptionssehichten bestimmt und d u t c h ein erweitertes theoretisches Modell beschrieben (W. QuITzow). Der Gleichgewichtsdampf des Selens besteht bei 200 ~ aus S%-Molekeln und ringf6rmigen Anordnungen yon Se 5 bis Sel0. 13el der freien VerdampIung einer trigonalen Probe werden diese Molekeln m i t anderer Verteilung gefunden, womit auf den Mechanismus der Sublimation gesehlossen wird. Bei der Feldverdampfung des Selens werden hingegen hochmolekulare Ionen erzeugt (H. SAul~x). Die Verdampfung der Modifikationen des Arseniks erbrachte feldionen-massenspektrometrisch: Arsenolith verdampft in Form der As408Bausteine des Molektilgitters, das in Schichtebenen vernetzte Claudetit verdampft meist ebenfalls ais As4Os, jedoch auch als As~Oa, wenn die Oberfl~tchenrekombination unterbleibt (H. SAU~E gemeinsam mit K. A. BEClIER).

Kvistatloptik der R6ntgenstrahlen ; Feldemissionsmikroskopie (Prof. Dr. GERHARD BOI~RMANN)

Das WeHenfeld kleinster Absorption, das in einem perfekteu Germanium-Kristall bei der Reflexion yon R6ntgenstrahlen a n der Netzebene (1tt) erzeugt wird, h a t den Absorptionskoeffizienten [Lmin = 0,3 ~ (der normale Koeffizient ~ gilt ffir einfache ebene Wellen); das IIltensit~tsverhgltnis der zwei Wellen, die das Wellenfeld bilden, ist i : 1 , wle immer im Zweistrahlfall. Bei der simultanen Reflexion a n (111) und (Ttt) gilt ffir das n u n m e h r aus drei Wellen bestehende Wellenfeld ldeinster Absorption ~ m i n = 0 , 0 2 t~ bei ~ = 0 , 7 ~ ; das Intensiti~tsverh~ltnis ist 2:1:1. Dieses Ergebnis der dynamischen Theorie (HILD~BRANDT; P~NNI~IG; JOKO u. I~'UKUHARA; EWALD U. HENO) wurde experimentell geprfift

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(UEBACH U. HILDEBRANDT). Es ist anschaulich verst/~ndlich: I m genannten Zweistrahlfall liegen alle Gitteratome auflerhalb der Knotenebenen des Feldes, im genannten Dreistrahlfall liegen alle Gitteratome in den Kiiotenlinien, d.h. an Orten, wo die FeldstArke dauernd Null ist. Weitwinkel-R6ntgendiagramme yon Quarz zeigten l~ngs Linien schwacher oder fehlender (weil verbotener) Reflexe eine dichte Folge yon UmwegTeflexen. Bei geschliffener Kristalloberfl~ehe waren die Umwegrefiexe l~iigs der verbotenen Linien mit mehr oder weniger langen Doppelstacheln versehen. Auf Grund der Voraussetzulig, jeder der beiden Partnerreflexe, die den Umweg erm6glicheli, bestehe aus zwei Komponenten, einem yon der Mosaikschicht u n d einem vom darunter liegenden perfekten Kristall s t a m m e n d e n Anteil, konnten die beobachteten Stachelrichtungen a n zahlreichen Beispielen qu~ntitativ erld~rt werden (2. HEss). Die zunehmenfle ]3edeutung der dynamischen t3eugungstheorie machte es wfihschenswert, die v. LAuEsche Form der Theorie (t931) der ursprfinglichen EWALDSChen Form (19t7) gegenaberzustellen (H. WAGENFELD). Die an adsorptionsfreiem Wolfram durch OberflXchendiffusion sieh einstellelide Gleichgewichtsform ulid die daraus ermittelte Anisotropie der Oberflgchenenergie stimmen, nach Messungen mit dem Feldionenmikroskop, mit den yon NICHOLAS und DRECHSLER berechneten W e r t e n iiberein (A. MOLLER u. M. DRBCHSLER)~

Elastische Kristallmodelle wurden gebaut, bei delien die Kr~fte zwischen den Atomen d u t c h Zug- u n d Druckfedern dargesteUt werden, die auch bei Gleichgewicht des Modells gespannt sind. Uiitersucht wurden die Gitterkolistante, abh~iigig yon der Kristallgr613e und den Begrenzungsfl~chen, die Anisotropie des Elastizit~tsmoduls, die Lage der Atome in der N~he von Versetzungslinien, Leerstellen und Adatomen (M. DRECHSLER).

Parakristalle ; Strahlenphysih (Prof. Dr. ROLlr HOSEMANN)

Die Theorie des Parakristalls ebenso wie die Linienprofilmessungen der R6ntgenweit- und Kleinwinkelstreuung wurden verfeinert, u m tiefere Einblieke in die S t r u k t u r nichtkristalliner Substanzen zu gewinnen. Es zeigte sich, dab m i t einer ziemlich einheitlichen Methodik Hochpolymere wie Metallschmelzen, MischkristMle wie amorphe Halbleiter azlzugehen sind. Poly~ithylen (| 60t I H), bei 85 ~ isotherm aus 0,01% Xylol-L6sung auskristallisiert, liefert 104--t0 ~/k groBe, 100 his 300 A dicke Pl~ttchen, die bisher als Einkristalle angesprochen wurden, abet aus rhombenf6rmigen, seiflich einige 100 ~ ausgedehnten Mosaikbl6ckchen bestehen. Diese n e h m e n beim Tempern in allen Dimensionen etwa 30 % zu. Es handelt sich offensichtlich u m eine Art Gleichgewichtsform. Dadurch k o m m t m a n auf (2-dimensionale) Kilikenkonzentrationen in den Korngrenzen yon etwa 24% je (CH2).qGruppe. Aus den Linienprofilen der Bragg-Reflexe errechnen sich die g~Werte der parakristallinen St6rungen innerhalb der Mosaikbl6cke zu etwa 2%. Hieraus folgt eine (3-dimensionale) Kinkenkonzentration yon rain. 0,16 % (H. ~A~KOVld, W. WILKE). Nicht minder auBergew6hnlich ist die S t r u k t u r vom schmelzkristallisierten Lupolen. Obwohl der g-Wert k a u m gr6Ber ist, h a b e n h i e r die Mosaikbl6ckchen die Form yon Mikrofibrillen mit einheitlichen Dickeli voli 100, 200, 400/k, die zun/ichst nematisch geordnet sind. Beim Tempern oberhMb 115 ~ wird diese Superstruktur in charakteristischer Weise umgeordnet. Das gleichzeitig hier auftretende anomale Verhalten der breiten Komponente des Kernresolianzspektrums deutet gleichfalls auf ~_nderung der Defektkonzentration innerhalb der kristallinen Bereiche hin, das Zweiphasenmodell ist nicht mehr anwendbar (J. LOBODA-~A~KOVI6). Auch bei Polyiithylen-Einkristallen finden in der ersteI1 Temperminute besondere Umlagerungen (paxtielles Schmelzen) start: Die Pliittchendicke verdoppelt sich fast, der Betrag der diamagnetischen Suszeptibiliti~t ist besonders klein (O. PHAOVIBUL). Bin Tell der mittleren Kompoliente des NMR-Spektrums muB dell K e t t e n in den lateralen Korngrenzen zwischen Nachbarfibrillen zugesprochen werdeli, wie Abbauversuche m i t SalpetersAure beweisen (A. SCHONX~W-LD). Mikrodom~inen in MnxFea-xO~: Untersucht wurden in Verbindung m i t dem I n s t i t u t far Festk6rperphysik in Prag

Naturwissensehaften

Proben mit x = 1,88, die bei groBer~Kflhlrate (R > 50 ~ pseudokubisch sind, aber einen g-Wert yon etwa 1% zeigen. Mit R = 2 0 ~ folgt aus den Linienprofilen g ~ 2 % und dem Auftreten yon seharf begrenzten Liliielifiigeli, dab sich innerhalb der 1700-& grol]eli pseudokubischen Gitter bereits tetragonale Subdom~nen gebildet haben. Bei R = 7 ~ ldappt das Gitter ins Tetragoliale u m mit erheblich gr6Bereli g-Werten. Die den parakristallinen SpineU aufbauenden Motive sind tetraedrische Fe204- und oktaedrische M n 4 0 ( B a u s t e i n e , die ein dreidimelisionales Schachbrett bilden (L. CERVINKA, W. VOGEL).

Metallschmelzen yon Hg, Zn und Cd ergaben abbruchfreie Atomverteilungskurven, die sieh bis 15 A mittels eines Faltungspolynoms aus hexagonal dichtest gepackten, etwa 20 ~ groBen Mikroparakristallen synthetisieren lassen, wobei diese Gitter bis 30 % Stapelfehler enthalten k6nneli und den c/a Wert des festen Zustandes aufweisen. Nur q u a n t i t a t i v unterscheiden sich die Atomverteilungskurven yon denen Hochpolymerer senkrecht zur Kettenl/inge, die somit als zweidimensionale Fli~ssigkeiten erscheinen (K. LEMM, H. PEEM6LLER).

Mesophasen nach C. H e r m a n n wurden bisher zur Erkl~rung der S t r u k t u r flilssiger Kristalle beliutzt. Mittels des Kolizepts vom ParakristaU l~Bt sich eine weft gr6f3ere Mannigfaltigkeit yon Strukturen erfassen, die die Mesophasen als entarteten SonderfaU enthalten. Dies wird durch zweidimensionale Puliktmodelle und ihre mit He-Ne-Lasern hergesteUten Beugungsbilder erh~rtet (B. Mt)LLER). Die Elektronendiehteverteilung in NaC1 und LiF kalin e x a k t n u t errechnet werden Bach Elimination einer Reihe systemafischer Fehler (Einphonenstreuung, Sekundgrextinktion, Teilchengr6Be usf.) Dies gelingt hypothesenfrei durch Linienprofilanalyse iiber Faltungsilitegrale. Die systematischen Fehler betragen bis zu 20 %, die Strukturamplituden sind d a n n auf etwa 2,5% genau erh~ltlich (J. URBAN). Bin anderer Weg zur Elektronendichteverteilung ftihrt iiber die Bestimmulig der Elektronen-Impulsverteilung aus dem Linienprofil der Comptonlinien. Quantenmechanisch werden dazu derEinfluB der Bindungsenergie der Elektronen auf das Comptonprofil studiert und allgemeine Zusammenh~nge gi~ltig auch auBerhalb des Thomas-Fermi-Modells gefunden (D. WEICK).

Elektronenbeugung (Prof. Dr. KURT MOLI~RE) H E E D (--High-Energy Electron DiHraction): Mit dem im letzten Bericht erwiihnten Drehkristallverfahren, welches u n t e r Ausnutzung der Interferenzbrechung Sehnitte dureh die Dispersionsfl/iche photographisch zu registrieren gestattet, konnte ein refinement-Verfahren zur Bestimmung der Strukturfaktoren niedrig indizierter Reflexe entwickelt werden (G. LEHMI'FOHL). - - Eine Beugungsapparatur fiir tiefe Temperaturen (>~ 6 ~ wurde aufgebaut. Der EinfluB der Temperatur auf die Absorption in MgO-Kristallen wurde sowohl im KikuchiDiagramm als auch in den Reflex-Feinstrukturen untersucht (R. DISZUHN). L E E D (=Low-Energy Electron DiHraction): An einer (211)Flgche yon ~-Eisen, epitaktisch erzeugt durch Aufdampfen auf einer (lt0)-Spaltfl~che yon MgO im Ultrahochvakuum, wurden dutch Reaktion m i t 02, CO u n d lq~O entstehende, geordnete Adsorptionsschichten nachgewiesen (P. MEISCHNEE). - - Eine L E E D - A p p a r a t u r wurde mit einem schwenkbaren Faraday-Kgfig ausgerastet. Pr~zise MessungeI1 der an der (ttl)-FlAche eines Silberkristalls gespiegelten IntensitAt wurden in AbhAngigkeif yon den Einsfrahlungsbedingungen, der Prim~renergie und der Temperatur ausgefiihrt (M. G. LAGALLY). Theorie: Computer-Programme ffir die Berechnung der LEED-Intensiti~ten yon verschiedenen mono- und mehratomaren Schichten wurden fertiggestellt. Der Vergleich der Resultate m i t Experimenten ergab ffir Cu(t00) gute, far Ag(J t t) noch keine befriedigende t3bereinstimmung, Vergleichsrechnungen far verschiedene Modelle yon Adsorptionsschichten (O auf Cu, Fe) zeigen, dab nach Weiterentwicklung der Theorie eine Entscheidung zwischen verschiedenen Strukturmodellen mSglich sein kSnnte (K. KAMBE). - - Eine auf der Kambeschen Theorie basierende St6rungsrechnung erm6glicht die Beschreibung der thermisch-diffusen Streuung bei L E E D (A. R. MOON). - - Mit einer feldtheoretischen Methode der Vielk6rpertheorie wurde der EinfluB der Bragg-Reflexion auf die Anregung yon Plasmaschwingungen in Metallen berechnet (W. MONCHMEYER).

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Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

Physikalisvhe Chemie der Hovhpolymeren (Prof. Dr. KURT UEBERREITt~R) In verdfinnten L6siingen liegt Poly-y-beiizyl-l-glutamat meist assoziiert vor. Die Beweglichkeit des Polyindens ist behiiidert. Polyhexamethylensuccinat zeigt in verschiedenen L6sungsmitteln teilweise Assoziation, welche fiber Endgruppen erfolgt (Liehtstreuullg, vaporimetrische Messungen). Es wurde die Abhi~ngigkeit der Aufl6sungsgeschwindigkeit yon kristallillen Polyestern yon der Morphologie der Kristallite untersucht und dadurch der Zusammellhang zwischen Struktur und Kristallisationsgeschwiiidigkeit aiialysiert. Weiterhin wurde der Aufl6sungsmechanismus yon glasigen Polymeren im Gebiet des Einfrierintervalls untersucht und die Existenz einer Geltemperatur festgestellt. Oberhalb dieser verlguft der Aufl6sungsprozeB fiber einen Quellmechaiiismus auf der Oberfl~cbe des Polymereii, unterhalb derselben wird er durch die Glasstruktur bestimmt. - - Der EillfluB der chemischen ~_nderung der Gele auf ibre Wirksamkeit bei der Gelpermeatioiischromatographie wurde untersucht. - - MonteCarlo-Methoden wurden beniitzt, um mit Hilfe eines Computers Makromolekfile zu simulieren. - - Es wurde berechnet, dab die sterische Wechselbeziehullg der Seitengruppen eines Makromolekfils es immer zusammenschrumpfen lgBt. Mit der Zunahme des Seitengruppendurchmessers nehmell sowohl isoals auch syndiotaktische Polymere eine Helix-Konformation an. - - Computersimuliert wurde auch die Konformation oligomerer Molekfile mit Eiidgruppen in einem einfachen kubischen Gitter und die Abh~ngigkeit der Werte des 2. VirMkoeffiziellten veto Polymerisationsgrad far verschiedene Systeme berechnet.

Kristallwachstum (Prof. Dr. IWAN STRANSKI) Beim Wachstum gerundeter Zink-Einkristalle aus dem Dampf unmittelbar unterhalb des Sehmelzpunktes (H. HEYER, F. NIETRUCH) erscheinen neben den Gleichgewichtsform-Fl~ichen intermedigr Pyramidenflgchen II. Stellung, und zwar um so ausgepr~gter, je n~her die Wachstumstemperatur am Schmelzpunkt liegt und je h6her die ?Jbers~ittigung ist. Ihr Wachstum erfolgt aus einer Schmelzschieht, die die gerundeten Gebiete bedeckt. Damit wird die Auffassung gestfitzt, dab der Schmelzvorgang durch die Ausdehnung yon Bereichen erfolgt, die bereits unterhalb des Sehmelzpiinktes yon Schmelzschichten bedeckt sind. Die interferenzmikroskopische Untersuchullg wachsender Eiiikristallfl~ichen (W. FLORIAN, H. HEYER) erlaubt, gleichzeitig die Wachstumsgeschwindigkeit in Normalenrichtung ulld das Verhgltnis der H6he zum Abstand der molekularen Wachstumsstufen zu bestimmen uiid einzelne Wachstumszentren nachzuweisen. An (ti0)-Flgehen einzelner HexamethylentetraminKristalle kormte gezeigt werdeii, dab Jknderungen der Waehstumsgesehwindigkeit bei konstallter DberMittigung auf die AblSsung eines Wachstumszentrums durch andere zurackzuffihren sind. Dabei gndert sieh nur der Stufenabstand, w~hrend die Fortschreitgesehwindigkeit der Stufen konstant ist und die Stufenh6he den einmolekularen Wert behalf. Bei Wirksamkeit desselben Wachstumszentrums h~,ngt die Wachstumsgeschwindigkeit veto Quadrat der ~Jbers~ittigung ab.

Institut ffir Elektronenmiktoskopie Direktor: Prof. Dr. ERNST RUSKA. - - Auswgrtige Wissenschaftliehe Mitglieder: Prof. Dr. HELMUT RUSKA, Dfisseldorf; Prof. Dr. IMMANUEL BROSER, Berlin. - - Wissenschaftlich Arbeitende: stgiidig 21, Iliehtst~ndig 16. 1 Ausl~ndischer Gast. I m Rahmen theoretischer Untersuchungen zur Elektroneiimikroskopie atomarer Strukturen wurde auf Grund neuerer I~enntnisse fiber den PotentiMverlauf im Gold-Atom die komplexe Streuwellen-Amplitude far die elastische Streuung yon 100-kV-Elektronen im Winkelbereich 0...0,01 nach der Partialwelleii-Methode berechnet. Die im Ergebnis enthaltene Abweichung der Phase zwischen Streu- und Prim~r-Welle veto Wert ~/2 - - yon besonderer Bedeutung ffir die Atomabbildung - - betr~gt im oben genannten Winkelbereich 0,24...0,3t (H. HABERMANN). Feriier wurde der spezifisehe EinfluB des Atoms bzw. seiner Struktur auf seine Abbfldung bei atomaxer BildauflSsullg uiitersucht. Er ist - - wie zu erwarten - - gering, solange die (optisch bedingte) Punktaufl6sungsdistanz noch groB gegen die Atomausdehnung ist, macht sich andererseits immer mehr bemerkbar, wenn man 42 Naturwissenscaxaften1970

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zu atomarer Aufl6sung fortschreitet. Zugleich werden die Unterschiede in den Bedingungeii fiir optimale HellfeldAbbitdung ulld ffir optimale Dunkelfeld-Abbildung immer starker (H. i~TIEHRS). Die Rechnungen fiber Farbfehler-Korrekturstficke, die aus vier geometrisch gleichen elektrisch-magnetischen Quadrupolen zusammengesetzt sind, wurden fortgesetzt. Mit yon H. R o s e angegebenen Werten der Quadrupolstgrken wurden nunmehr apochromatische Systeme (bis zur zweiten Ordnung chromatisch korrigierte Objektive) untersucht. Es wurden Fehlerscheibchen yon 100/~ far eine Objektivapertur yon 10-~ und eine Spaniiungsschwankung voii t0% errechnet (P. SCHISKE, W. STENZEL). D a die Deutung hochaufge16ster elektroneiimikroskopischer Aufn~hmen wegen der Abhgngigkeit der Bilddetails yon der Fokussieruiig schwierig ist, wurde theoretisch die Frage ulltersucht, wie aus der in ganzen Fokusreihen vorliegeiiden Information eine vollst~ndige Rekoiistruktion des Objekts hinsiehflieh Phasenschiebung uiid Absorption (vorwiegend Streuabsorption) vorzunehmen ist. Die abgeleiteteii Beziehuiigen k611iien gruiidsgtzlich dureh digitale Methodell (Abrasterung der Aufnahmen), lichtoptische Prozesse (Filterung yon Raumfrequenzen) oder unter Umst~iiden durch elektronische Analogieger~te verwirklicht werden (P. SCHISKE). Zum Studium der digitMen Auswertung elektronenmikroskopischer Aufiiahmen wurde ein Magnetband-Mikrophotometer (H. DIETRICh, E. REUBER) zun~chst zur Herstellung yon Hgufigkeitsstatistiken der lokaleii Intensitgtswerte verwendet. Die Granulationen in den Aufnahmen homogener Tr~gerfolien zeigen im weseiitlichen Normalverteilung der Inteiisit~teii, im Fall Fresnelscher Beugungsstreifen wurde eine tt~ufigkeitsverteilung gefunden, die einem Sinus-SignM mit aberlagerter normalverteilter St6rung entspricht (Signal-Rausch-Verh~iltnis 1 : t) (A. M. D'ANs, E. REUBER, P. SCHISKE). Nach der Untersuchung elektrostatischer 3-ElektrodellLinsen wurden nun auch all 5-Elektroden-Linsen systematische Messungen fiber die Abh~ngigkeit der Abbildungs- und Filtereigenschaften yon der Linsengeometrie durchgeffihrt. Filterwirkiing und Vergr6Berung lassen sich bei den 5-Elektroden-Anordiiungen unabhgngiger voneinander variieren als bei den 3-Elektroden-Linsen, so dab erstere far die Verwendung im Rackstrahlelektronenmikroskop noch geeigneter erscheinen (W. STENZEL). Nachdem die Aufl6sung des Rackstrahl-Elektronenmikroskops durch Filterung verbessert worden war, stiegen die Anforderungen an die Stabilitgt der Objektlage in diesem Ger~it, die infolge der notwendigen Objekt-Bewegungs- ulld Temperierungsm6glichkeiten IIur diirch eine neue, aufwendige Kollstruktion erreicht werden konnte. Dutch Einbau einer Kryopumpe wurde die Objektverschmutzung entscheidend verringert (K. MOLLER, F. ST6CKLEIN, H. Bi)TTNER). Ffir die Temperierung der Pr~iparate im Rfickstrahlelektronenmikroskop wurde eine elektronische Temperaturregehng entwickelt. Es kann damit eine Temperaturkonstanz veil etwa 4 - t ~ erreieht werden, ulld schnelle Temperatur~nderungen k6niien sofort auf dem gewfinschten Weft angehalten werden (K. WERMANN). F a r das Objektiv des im Institut entwickelten Emissionsmikroskops wurde ein elektrostatischer Stigmator mit groBem Variationsbereich der Brechkraft entwickelt und dadurch die im Routinebetrieb erreichbare Aufl6sung verbessert. Zum gleichen Zweck wurde ein stabilerer Pr~iparattisch gebaut, der eine Kreuztischverstellung, eine genaue Paralleleinstellung der Pr~iparatoberfl~iche zur Anode und eine Drehung des Pr~iparats IIm die Mikroskopachse erm6glicht (W. ENGEL, H. SCttLIEBE). F fir die Untersuchung elektroneiibestrahlter Leuchtschirme wurde eine Apparatur gesehaffen, die eine Absolutmessung der Leuchtdichte bis zu extrem kleinen Leuchtdichten in Abh~ngigkeit yon Elektronenstromdichte und Strahlspannullg erlaubt. Es warden u.a. Glasleuchtschirme nach Wilska untersucht, deren Leuehtdichte bisher nicht bekannt war (H. SAUER). Zur Entwietdung eines Ionenstrahlers mit groBem Riehtstrahlwert wurden f fir das Gasentladungsrohr verschiedene koaxiale Anordnungen zylindrischer, rnit Ringspalten versehener Elektroden und einer auBen liegenden ringf6rmigen Kathode untersucht. Die Untersuehullgen zeigen, dab auf der Achse der Anordnung grebe Plasmadichten erzielt werden k6nnen (H. D. WOE6CK). Die Theorie der Zentrierung magnetischer Elektronenmikroskope wurde auf Ger~te mit Einfeld-l~oiidensor-Objektiv angewandt und zu einer logisch aufgebauteii Justierprozedur

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ausgebaut. Mit deren Hilfe k a n n das Gergt so konsequent u n d sicher justiert werden, dab es im t~glichen Routinebetrieb yon technisehen Mitarbeitern bedient werden k a n n (W. D. RIECKE). Ant Grund einer weiter ausgearbeiteten verallgemeinerten Theorie der Polschuhjustierung gelang es, elektronenoptische Kriterien zu entwickeln, mittels derer sowohl der Parallelversatz Ms auch die Neigung der Polschuhachse des ObjektivPolschuhsystems b e s t i m m t werden kann. Es best~tigte sich dabei, dab die Neigung in der Praxis so klein ist, dab der Parallelversatz der Achsen Ms dominierender Fehler verbleibt (W. D. RIECKE). Bei der E r p r o b u n g des Elektronenmikroskops m i t EinietdKondensor-Objektiv wurde iestgestellt, dab es infolge seiner yore optischen Prinzip des Einfeld-Kondensor-Objektivs her b e s t i m m t e n relativ groBen L~inge z.Z. besonders dutch die Erschi~tterungen des Institutsgeb~udes in seinem Leistungsverm6gen beeintr&chtigt wird. U n t e r Beachtung aller Vorsiehtsm a B n a h m e n gelang es schlieglich, w~ihrend der N a c h t zeitweise ein Aufi6sungsverm6gen yon 2,5]k zu erreichen (H.-J. HILDEBRANDT, H. KONGEHL, W. D. RIECKE). U m die lVf6glichkeiten ffir eine ruhigere Aufstellung ffir Elektronenmikroskope zu studieren, wurden eine Reihe yon schwingungsged~impften F u n d a m e n t e n in bezug auf ihre D~mps u n d Eigenfrequenzen ausgemessen sowie eigene Versuche zur Schaffung einer schwingungsgedgmpften Aufh~ngung vorgenommen (H.-J. HILDEBRANDT). Das Elektronenmikroskop m i t Einfeld-Nondensor-Objektiv lieferte Elektronenbeugungsdiagramme u n d Bflder ausgew~hlter Pr~paratbereiche, deren Abmessungen his u n t e r t 0 0 A lagen. Das b e k a n n t e lichtoptische F u n d a m e n t a l e x p e r i m e n t der 13eugung im Rechteckspalt konnte auf die EIektronenop~ik fibertragen werden; zu diesem Zweck wurden rechteckige Elektronensonden yon etwa 20 X 30 ~ Ausdehnung hergestellt und ihre Beugungsfiguren aufgenommen (W. D. Rmc~). I n einer theoretischen Untersuchung wurden die Verhgltnisse studiert, unter denen sich Pr/~parate yon einigen t 0 ] k Schichtdicke im Elektronenmikroskop a t o m a r aufgel6st direkt abbilden lassen. Dabei wurde neben dem Farb- und dem 0Ifnungsfehler besonders der EinfluB studiert, den die Elektronenwellenl~nge ant die Tiefensch/~rfe der Abbildung hat. Die numerischen Rechnungen wurden auI einer elektronisehen Datenverarbeitungsanlage durchgefflhrt, in die sowohl die elektronenoptischen Eigenschaften des Strahlenganges als auch die abzubfldende S t r u k t u r eingegeben wurden u n d die d a n n die im Bild zu erwartende Intensit~ttsverteilung ausrechnete. Dabei wurden Strukturen bis maximal 20/k Schichtdieke simuliert. Es zeigte sich, dab eine direkte Abbfldung der a t o m a r e n S t r u k t u r yon Pr~paraten fiber t0 A Schichtdicke wahrscheinlich n u r m i t Strahlspannungen im MV-Bereich m6glieh sein wird. Die h e u t e fast ausschlieStich gebr~uchlichen 100-kV-Elektronenmikroskope k 6 n n t e n aueh bei wesentlicher Verbesserung des Aufl6sungsverm6gens wegen mangelnder Tiefensch~rfe n u t Pr~parate yon k a u m mehr als t 0 ] k Schichtdicke a t o m a r aufgel6st abbilden. Hervorzuheben ist noch, dab m a n bei Elektronenmikroskopen im 2dV-Bereich und beim Arbeiten m i t Grenzaufl6sung ein gfinstigeres SignalRausch-Verhfi/tnis erwarten k a n n Ms bei t00 kV; dies wt~rde eine Reduzierung der Strahlungssch~den erm6glichen (W. D. R~sc~). Es wurden theoretisch die M6glichkeiten geprt~ft, den 0Ifnungsfehler der Objektivlinse durch rotationssymmetrische Felder zu korrigieren, die divergierende Wirkung auf die StrahleIektronen haben. Solche FeIder lassen sieh m i t einem innerhalb des Strahlenbfindels auf der optischen Achse angeordneten sehr Meinen stromffihrenden Ring, einem dfinnen zylindrischen P e r m a n e n t m a g n e t e n oder m i t einem zylindrischen D r a h t als Mittelelektrode einer elektrostatischen Kernlinse erzeugen. Der 0ffnungsfehler dieser divergierend wirkenden Felder hat, im Gegensatz zu den Zerstreuungslinsen der Lichtoptik, dasselbe Vorzeichen wie das konvergierend wirkende Feld der Objektivlinse. Trotzdem l~St sich der 0ffnungsfehler einer ringf6rmigen Objektivlinsenzone korrigieren, wenn m a n eins der erw~hhnten Korrekturelemente hinter der ringf6rmigen I~iaustik des vom Objektiv kommenden hohlkegelartigen Strahlenb/lndels anordnet. Ein bei dieser Anordnung entstehender sehr groBer koma-artiger Fehler l~St sich m i t Hitfe einer langbrennweitigen Linse beseitigen. Bei t00 k u Strahlspannung, inkoh~renter Beleuchtung und einer Nontrastflbertragung yon 20% ist ffir alas korrigierte System ein Aufl6sungsverm6gen yon etwa 0,6 A zu erwarten. Der Dutch-

Naturwissenscha/ten

messer des isoplanatisch abgebildeten Gesichtsfeldes enthiilt dabei etwa 2000 Bildpunkte (W. KUNATH). Naeh weiteren Untersuchungen zum Reibungsverhalten yon aufeinander gleitenden festen K6rpern bei mikroskopisch kleinen Verschiebungen konnte ein Tefl der erhaltenen experimentellen Ergebnisse auch einer theoretischen Behandlung zug~inglich gemacht werden. Die sog. reversiblen Mikroverschiebungen lassen sich n~mlich aus den makroskopisch b e s t i m m b a r e n elastischen u n d Festigkeitseigenschaften der Materialien und den einwirkenden Kfiiften berechnen. Dadurch werden allgemeine Voraussagen auch fiber noeh nicht ausprobierte Materialpaarungen m6glich. Es ergaben sich die Voraussetzungen Ifir die Entwicklung einer neuen Objektverschiebeeinrichtung, welche eine ffir hohe Ansprfiche ausreichend ruhige Objekflage nach erfolgter Verschiebung sofort und zuverl~issig herstellt. Die inzwischen erfolgreich erprobte Einrichtung enth~ilt eine spielfreie Reibungskupplung, welche, bei Bet~tigung fiber FuBschalter und Pneumatik, eine v611ige mechanische T r e n n u n g des Objekttisehes yore Verschiebemechanismus gestattet (H. G. HEIDE). Ebenfalls u m die Endbildruhe bei hoher Vergr6Berung zu verbessern, wurde nach wesentlichen M~ngeln der mechanisehen StabilitAt des Elmiskops I gesucht. Es ist m6glieh, dutch mechanische_~nderungen am Bauteil Obj ektiv/Zwischenlinse die Erschfitterungsempfindlichkeit u m einen F a k t o r 10 zu verringern (H. G. HEn)E). Das IR6ntgen-Sehattenmikroskop wurde ffir wahlweisen Betrieb Ms ~einfokus-R6ntgenquelle hoher Leistung weiterentwickelt. Der tdeine Strahlenstrom des R6ntgen-Schattenmikroskops yon etwa l0 -3 bis I [xA bei Brennfleckdurchmessern yon 0,1 bis I jim wurde bei der Feinfokus-R6ntgenquelle ant 400 [~A bei einem Brennfleckdurchmesser yon 20 jim (U = 20 kV) gesteigert. Hierbei wurde der gesamte Strahlstrom der Elektronenquelle ohne reelle Blende d u t c h die erste elektromagnedsche Verldeinerungslinse des Sehattenmikroskops in den Brennfleck gesammelt. Als Target diente eine 20 jim dieke Kupferfolie, deren R a n d zur besseren Kfihlung im Durchmesser yon 0,5 m m eingespannt war. Die Brennfteckgr6Be wurde d u t c h Lochkamera-Abbildung m i t einer feinen Blende bestlmmt. Die Feinfokus-R6ntgenquelle, die fast reine Linienstrahlung (z.B. CuK-Strahlung) liefert, k a n n insbesondere zur Weitwinkel-R6ntgenbeugung an Kristallen verwendet werden (H. REIBEDANZ). I n der Arbeitsgruppe Jar Halbleiterphysik (Prof. Dr. I. BROSEI~) konzentrierten sich die Untersuchungen im Berichtszeitraum weiterhin auf die Eigenschaften yon Halbleitern mit groBem Bandabstand. Die gezfichteten ZnS-, ZnO-, CdS- a n d CdSeKristalle wurden w~ihrend des Kristallwachstums, nachtr~glich durch Aufdampfen, Aufst~uben, Tempern in Gasatmosphgre (R. BROSER) u n d aueh durch radiochemisehe tCernumwandlungen (z.B. 6SZn-*65Cu) verbessert (K.-H. FRANKE). Mit Hflfe der Elektronenspinresonanz wurde das Ni+-Zentrum in ZnS- n n d CdS-Kristallen dutch Yerwendung des Isotops G1Ni identifiziert (R. BROSER, G. WEPFXR, M. SCHULZ) und das Cu~+-Zentrum in ZnO-Kristallen eingehend untersucht. A m ZnS-Cu ~+ wurden erstmalig Emissionslinien im Gebiet u m t, 5 ~m gefunden. Die Aufspaltung der Absorptionsspektren in hohen Magnetfeldern m i t Hilfe einer supraleitenden Spule ffihrte zur Aufstellung eines Termsystems des Cu ~+ in ZnO (H.-J. SC~iOLZ, R. HEINZE, M. N611LECKE). D e m System ZnS-Cu wurde auch weiterhin besonderes Interesse gewidmet. Insbesondere wurden der Zeeman-Effekt yon Emission u n d Absorption und die Lebensdauer des angeregten Zustandes im Temperaturgebiet 77--5 ~ ausffihflich untersucht (H.-J. SCHULZ, A. FILLER, M. W6HLECKE). An CdS-Kristallen wurde bei Wellenl~ngen u m 60 ~zm n n d Temperaturen yon ca. 4 ~ eine Absorpfionsbande dureh Zusatzbestrahlung im sichtbaren Spektralgebiet erzeugt. Sie l~Bt sich dutch die Existenz yon Eigenfehlstellen m i t Donatorcharakter erkl~ren (H.-J. SCHrJLZ, G. FIEBLINGER). Magnetooptische Untersuchungen a n einer Liniengruppe, die im CdS im polaxisierten Spektrum a m isotropen P u n k t auftritt, konnten durch die Kopplung des no- u n d des o-Strahls im doppelbrechenden lV[aterial gedeutet werden (E. BECKMA~N, R. RASS). Die Emissionsspektren yon ZnS-Co-l~ristallen bei ca. 3 ~ m wurden im Gebiet tiefer Temperaturen aufgel6st und die gefundene Struktur durch Phononensatelliten erkl~rt (D. IV~AIERHOSCtt, i , - J . SCttULZ). D u t c h Anlegen ~uBerer elektrischer Felder gelang es, die Emission, die yon EIektroneni~berg~ngen innerhalb der 3d-Schale des Nobalts herrfihrt, zu modulieren. Es konnte gezeigt werden, dab diese Modulation

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dureh fehlinduzierte Dichte-Oszfllation freier Elektronen innerhalb des ZnS-Gitters verursacht wurde (W. Buss~, H.-E. GUMUCH, E. NEUMANN). Bei Untersuchungen der Grundgitterabsorption yon ZnSe-MnN_ristallen ergab sich, dab der Einbau yon Mangan bei h6heren Teraperatnren (300 ~ eine Verschiebung der Absorptionsbande zu niedrigeren Energien bewirkt, w~hrend bei tiefen Teraperaturen (9 ~ ein umgekehrter Effekt auftritt. Au2ere elektrische Felder verschieben unabh~ngig yon der Teraperatur und der Mn-Konzentration die K a n t e zu niedrigeren Energien hin (W. BUSSE, H.-E. GUMLICH, E. NEUZ~ANN, D. THEIS). Photokapazitive Messungen a n I I - - V I - V e r b i n d u n g e n wurden bei Teraperaturen zwischen 5 und 295 ~ bei Frequenzen bis zu einigen MHz ausgefiihrt. Dabei wurde das Auftreten echter photodielektriseher Effekte a n ZnS durch Untersuchung e n d e r L6sch-Effekte rait Licht gr6Berer Wellenl~nge, des Teraperaturganges und der Wellenabh/ingigkeit best~tigt. Auch negative photokapazitive Effekte wurden gefunden (C. REUBER, M. KINDLER). Die Modulation des a n einer t{ristaHoberfl/~che reflektierten Lichtes durch Einstrahlung intensit/~tsmodulierter Elektronenstrahlen wurde am Beispiel des Ge untersucht (Kathodoreflexion). Therraische Anteile k o n n t e n von solchen unterschieden werden, die auf der Erzeugung yon LadungstrEgern beruhen (H.-A. HOFFMANN, H.-J. SCHULZ). I n der Forschungsgruppe /iir Mikromorphologie (Prof. Dr. J.-G. HELMCKE) wurden die elektronenraikroskopischen, histologischen sowie kristallcheraischen Untersuchungen der Zahnhaxtsubstanzen und analoger synthetischer Verbindungen fortgesetzt (W. ENaEL, R. ERMIN, J.-G. HE LMCKE, H. NEWESELY). Die Pr~parationstechniken yon kristallinen Ob]ekten ffir Feinbereichsbeugung u n d R6ntgenfluoreszenz-Analyse mit dera Elektronenmikroskop wurden fiberprt~ft, insbesondere zur Auswertung von Ultraraikrotomschnitten yon Mineralien (Apatit, Calcit, Aragonit, Whitlockit, Wad). Die Grenzen der Methoden bei der Sehnittorientierung u n d Analytik konnten a n diesen Beispielen deraonstriert werden; wesentlich war hierzu die Biombination yon Direktabbildung, Feinbereichsbeugung und R6ntgenfluoreszenz-Analyse identischer Bereiche (H.-G. HELMCKE, H. NEWESELY). I n Fortsetzung der bisherigen chemischen Strukturforschung an norraalen und kari6sen ZEhnen wurden diejenigen Strukturmerkraale untersucht, welche die Anlagerung und Bindung der anorganisch-kristallinen Zahnkomponenten an die yon organischer N a t u r vermitteln. Die Ergebnisse dieser Aufwachsungs- und Orientierungsversuche rait entsprechenden Modellsubstanzen anf Kristallflgchen yon verschiedenen Calciuraphosphat-Typen weisen darauf bin, dab Epitaxie-Vorstellungen ira engeren Sinn ffir die Biokristallit-Textur nicht hinreichen, sondern dab diese in das Bindungssystem chemischer Valenzen einzubeziehen sind (H. NEWESELY). Beim ~2ariesprozeB tre%en h~ufig Ver]iirbungen der Zahngewebe auf. Erste Untersuchungen wiesen darauf hin, dab es sich hierbei u m eine Reaktion der Proteinbausteine der Z a h n m a t r i x m i t den carbonylhaltigen Zwischenprodukten des interraedi/~ren Kohlehydratstoffwechsels aus der Mundh6hle handelt. Diese Annahrae konnte d u t c h weitere Modellversuche der in diesera physiologischen Milieu vofliegenden l~eaktionspartner sowie dutch in-vitro-Versuche am Zahngewebe erh/irt e t werden. Weiterhin gelang der Nachweis, dab die durch physiologische 13berdosen yon Fluor ira Zahngewebe auftret e n d e n Verf/irbungen zu den gleichen Farbk6rperu wie beim Kariesprozel3 ftihren u n d in beiden P~llen die Bildung yon Farb- und Pigraentk6rperu durch eine St6rung oder Veriinderung des Schmelzprismengeffiges verursacht wird (W. EN6EL). Zur stufenweisen Entraineralisierung yon ZahnhartgewebeSchnitten sowie zur Untersuchung u n d Definition des nativen Zustands der Zahnraatrix wurden neue Techniken entwickelt. U n t e r Ausschaltung der fiblichen Entraineralisierungsmittel wurde ira str6raenden System yon reinera aqua dest. oder yon physiologiseher NaC1-L6sung zwischen definierten Memb r a n e n ira elektrischen Spannungsfeld die Auswanderung der anorganisehen Ionen aus den Gewebeschnitten his zur fast vollst/indigen E n t k a l k u n g verfolgt. Hierbei blieb die organische Matrix beira Schmelz- und Dentingewebe bis zu einera E n t kalkungsgrad yon 92--94 % in ihrera raorphologischen Aufbau u n d ihrer cheraisehen Zusamraensetzung fast vollst~ndig erhalten (Kontrollen im Elektronenmikroskop, im Dfinnschichtchromatogramra, ira IR-Spektrograram). Eine restlose Entraineralisierung war auf diesem Wege nieht ra6glich. Bei zus/~tzlicher Einwirkung, z.B. yon Chelatoren (ADTA, Milch42*

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s~ure, Citronens/iure), erfolgte ein schneller ZerfalI der organischen Grundmatrix. Auch diese Tatsaehe spricht dafilr, dab die anorganische Komponente zur Stabilisierung der Proteinu n d Polysaccharid-Matrixstruktur ben6tigt wird und dort wahrscheinlich lest gebunden vorliegt (W. ENGEL, H. NEWESELY). Auf Grund yon licht-, r6ntgen- und elektronenraikroskopischen Untersuchungen wurden die drei raorphologisch verschiedenen Schichten der Ganoidschuppen yon Polypterus endlicheri HECK. mit den Zahngeweben h6herer Wirbeltiere verglichen. Mikromorphologisch entspricht die Ganoinschich% dera Schmelz, die Cosminschicht dem Dentin und die Isopedinschicht dem Zahnzeraent (R. ERI~IIN, R. RAu, H. REIBEDANZ).

Max-Planck-Institut F r a n k f u r t a. M .

ffir H i r n f o r s c h u n g ,

Geseh~ftsfiihrender Direktor: Prof. Dr. WILHELM T6NNIS, K61n (bis 31.12. 68). - - Direktoren am I n s t i t u t : Prof. Dr. ROLF HASSLER, Prof. Dr. ALOIS E. KORNMIILLER (gest. a m 26. II. 1968), Prof. Dr. W I L H E L M KR[ICKE, Prof. Dr. I~[LAUS JOACHIM ZOLCH. -- Weitere Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. HuGo SPATZ (gest. am 27. t. t969), Dr. HEINZ STEPaAN. - - Auswgrtige Wissenschaftliehe Mitglieder: Prof. Dr. PAUL GLEES, G6ttingen; Prof. Dr. H A R T W I G KUHLENBECK, Philadelphia/USA. -- Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch M P G 1968, 243; 1969, 287. N e u r o a n a t o m i s c h e A b t e i l u n g , F r a n k f u r t a. M.

Direktor: Prof. Dr. ROLF HASSLER. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 12, davon 4 Ausl~nder, nichtst~ndig t2, davon 6 Ausl/inder.

Visuelles System. ]3as v o m Menschen her b e k a n n t e Verteilungsmuster ipsi- und kontralateraler Opticusfasern auf die Schichten des Geniculatum laterale (kontralateral t.4.6.-Schicht; ipsilateral 2.3.5.- Schicht) trifft fiir alle experimentell untersuchten Simier zu, soweit der Knieh6cker 6 Schichten hat. Bei den Halbaffen ist alas Verteilungsrauster kontralateraI t.5.6.- und ipsilateral 2.3.4.-Schicht. Nur beira Prosimier Tupaja endigen die kontralateralen Opticusfasern in der 1.3.5.- und die ipsilateralen in der 2.4.6.-Schicht (HASSLEK u n d WAGNER). Nach chroniseher Ausschaltung einzelner N e t z h a u t - Q u a d r a n t e n yon Halbaffen der Gattungen Galagiden, Lorisiden u n d Lerauriden sind die oberen Quadranten wie beira Menschen medial ira Geniculatura vertreten und die unteren Quadranten lateral (WAGNER und HASSLER). EndknSpfe degenerierter Opticusfasern yon Tupaja und Sairairi linden sich auch ira Praegeniculatura und ira lateralen Pulvinarkern (HASSLER und WAGNER). Das konnte ffir Tupaja auch elektronenoptiseh nachgewiesen werden. Die prim/iren Opticusfasern der Katze endigen im kontralateralen Geniculatura auger in den Schichten A und B auch noch in einer raedialen Abspaltung der B-Schicht, die als B 2 bezeichnet wird, u n d im ipsilateralen Geniculatura auI]er in der A 1- auch noch in einer neu beschriebenen B t-Schicht, ferner ira Pulvinar laterale u n d in einer sehmalen lateralen Randschicht des Pulvinar intergeniculatura, im Praegeniculatum, Nucleus praetectalis u n d Colliculus superior (HASSLEE u n d HAJDU). - - Die postprira&ren Reakfionspotentiale in der Area striata und parastriata h a b e n beira tagaktiven Sairairi sciureus 6 bis 9 frtihe Oscillationen, ira Gegensatz zu einer einzigen prira~kren a-Welle beira n a e h t a k t i v e n Galago crassi-eaudatus. Hintergrundbeleuchtung bewirkt ira Geniculatum von Galago eine Reduktion der a-Welle und eine Potenzierung des b-Komplexes, w~hrend Sairairi n u t eine geringe Potenzierung der sp~ten Wellen hat. I n den corticalen visuellen Felderu bewirkt die Hintergrundbeleuchtung bei Galago und Sairairi die gleichen Ver~nderungen. Aktionspotentiale ira Pulvinar intergenieulaturn werden durch Hintergrundbeleuchtung bei Sairairi vollst~tndig und bei Galago weitgehend unterdrfickt. Galago verh~lt sich dabei /~hnlich wie die IZa%ze und v611ig verschieden yon Sairairi (IoNEscu). Hypothalamus und Epiphyse. I m Elektronenraikroskop zeigen die synaptischen Nervenfasern der Epiphyse neben den dotted vesicles auch granulierte Vesikel yon etwa doppelter Gr613e, welche nach Doppelfixierung ebenso elektronendicht erscheinen wie die Serotonin-Vesikel in den Blutpliittchen. Sie

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werden durch Oxypertin, welches Noradrenalin doppelt so stark wie Dopamin und etwa 6real so stark wie Serotonin aus den Speichern austreibt, kaum oder gar nicht entleert. Oxypertin h a t auch auf die granulierten Vesikel in der Substantia nigra nur eine geringe Wirkung, w~hrend es die gleichen granulierten Vesikel im ventro-medialen HypothMamus fast v611ig entleert. Danach enthalten die gleichen granulierten Vesikel in der Epiphyse ~berwiegend Serotonin, in der Nigra Dopamin und im ventromediMen Hypothalamus Noradrenalin. I n der elektronenmikroskopischen Audioradiographie wurde markiertes 5 H T nach 5 HTP-Gabe in den sympathischen Nervenfasern der Epiphyse viel stErker angereichert gefunden als im Drflsengewebe.

Mikrophysiologie. Ein groBer Teil der durch Muskel-Nervenreizung ausgel6sten polysynaptischen I P S P der Motoneurone werden dutch Strychnin in negative P S P umgewandelt; das wird ats stark vermehrte transsynaptische Erregung yon Seiten der Interneurone gedeutet. Die strychninresistenten I P S P werden dutch Pikrotoxin unterdrfickt. Polysynaptische E P S P werden dutch Strychnin vergr6Bert, ebenso wie dutch intrazellul~r applizierte Chlorionen, obgleich sie in 80 % der Ableitungen mit I P S P vermischt sind (WAGlqER und IKLBE). - - Bei sog. Feldpotentialableitungen v o n d e r GroBhirnrinde der Katze mit Mikroelektroden wurden recruiting potentials durch eine Phasenumkehr der negativen Wellen in 0,25 m m Tiefe in eine positive Welle gleicher Latenz lieu definiert. Dabei wird demonstriert, dab sie ebensogut wie yon mediMen unspezifischen Thalamuskernen auch vom Pallidum und P u t a m e n ausgelbst werden k6nnen (DIECKI~IANN und SASAKI). Antidrome Impulse yon Pyramidenneuronen dringen sowohl in das Soma wie in die Dendriten ein. Die dort erzeugte Hemmung wird durch recurrierende Collateralen nicht nut auf das Soma, sondern auch auf die apicalen Dendriten flbertragen (SAsAI~I und PRELEVIC). VestibMo-ocMiires System. Bei decerebrierten Katzen steigern Bewegungen des I(opfes t~ber intakte Hals- und LabyrinthRezeptoren die tgntladungsaktivitgt der Extensor-Motoneurone. In verminderter StArke bleibt die EntladungsaktivitXt wAhrend konstanter Lageabweichungen bestehen. Nach Ausschaltung der Halsrezeptoren durch lokale Blockade der Spinalganglien C1 bis Ca fehlt die Antwort der ExtensorMotoneurone in der Bewegungsphase, erscheint abet bei aufrecht erhMtener Lage wieder in gesteigertem Ausmal3; die Halsrezeptoren geh6ren zu phasischen Reflexen und hemmen die tonischen Labyrinthreflexe (WAGNER und EItRHARDT). - Die disynaptische, aktivierende Verbindung zwischen horizontalem Bogengang und kontralateralem Abducenskern wird durch eine disynaptische (gelegentHch polysynaptische) hemmende Bahn zwischen horizontalem Bogengang und ipsilateralem Abducenskern erg~nzt, was sich auf Grund yon Ableitungen einzelner Abducensneurone bei Drehstuhlreizungen ergab. Ein horizontaler Bogengang innerviert dernnaeh die beiden Abducenskerne reziprok (A. RICHTER). Limbisches System und Lernvorgiinge. In Testuntersuchungen tfir Sequenzunterscheidungen zeigen Totenkopf~ffchen (Saimiri) einen kurzfristigen w6chentlichen R_hythmus und einen Langzeit-Rhythmus yon vielen Monaten, der gruppenspezifisch zu sein scheint. Saimiri reagieren auf Uberforderung im Test mit einer ,,experimentellen Neurose", die sich in Durchf~llen und allgemein verminderter Aktivit~t, besonders fiir alas Hebeldrficken, ~LuGert. Yalium bewirkt dann eine Beseitigung der vegetativen Entgleisungen und keine Di~mptung, sondern eine paradoxe Aktivit~Ltssteigerung, so dab die praeneurotisehe Aktivit~t uud Hebeldrflck-Rate erreicht wird. Gedeutet wird dieser Effekt als nicht mehr neurotisch gest6rte Aufmerksamkeitszuwendung zur Testaufgabe (JARoscI~ und NITSCH). Extrapyramidales System, Catecholamine und Muskelspindeln. Auf den Dendriten der Nigrazellen liegen elektronenoptisch in der NiChe des Abgangs yore Soma relativ wenige Synapsen mit elongierten Vesikeln; ihnen foIgen auf dem proximalen Tell des Dendriten zahlreiche synaptische Endigungen, welche neben anderen auch granulierte Vesikel enthalten (A-Typ), w~hrend an den distalen dfinnen Dendritenahschnitten fiberwiegend boutons mit leeren synaptischen Vesikeln (C-Typ) inserieren (BAI~ und HASSL~R). Autoradiographiseh reichern einige Nigrazellen markiertes 5 HT nach intrathektaler Applikation an (PARI~EK und BAK), w~hrend die elektronenmikroskopische Autoradiographie naeh gleichartiger Applikation eine Auh~ufung yon Aktivitittsspuren im Bereieh der Synapsen-Formationen des A-Typs erkennen l~Bt. Die fehlende

Naturwissenseha[ten

Entleerung der granulierten Vesikel des A-Typs in der Nigra dureh Oxypertin spricht daftir, dal3 diese Vesikel nicht Noradrenalin, sondern Dopamin bzw. Serotonin enthalten (BAK, HASSL~R, KIM). - - D u r c h Harmalin wird der Serotoningehalt des Striatum aui das 4- bis 8fache gesteigert, w~hrend gleichzeitig der Dopamingehalt zurt~ckgeht. I)iese Verkleinerung des Verh~tltnisses yon Dopamin zu Serotonin (DA/SHT) ffihrt zu einer Muskelstarre und gebeugter K6rperhaltung bei Ratten. Die Vergr6Gerung des Verhgltnisses mit ~)berwiegen des Dopamins durch zus~tzliche Gaben yon L-Dopa und MAOInhibiforen hebt die Muskelstarre und gebeugte I~26rperhaltung auf und ftihrt zu einer Bewegungsbeschleunigung bis zu Sprt~ngen bei der Locomotion. Diese Wirkung ist auf beiden K6rperseiten sehr ~hulich, auch bei Ratten, die vorher hemidecerebriert worden waren. Der 5 HT-Gehalt des Striatums oberhalb der Decerebrierung betr~gt nur etwa ~/~ yon dem auf der nichtoperierten Seite und der Dopamingehalt nur die H~lfte w~hrend das 5 HT ohue Harmalingabe oberhalb der Decerebrierungen nicht abnimmt (HASSLERund BAK). Der SchluB aus diesen Experimenten war, dal3 das Verh~ltnis Dopamin zu Serotonin far die Geschwindigkeit der Bewegungen und den Muskeltonus entscheidend ist. Als nachtr/iglich parallel mit dem Seros auch der Acetylcholingehalt des Striatum bestimmt wurde, ergab sieh eine gleichartige Kurve fiir die Zunahme des Acetyleholins nach Harmalin, so dab die Gesehwindigkeit der Bewegung und der Muskeltonus vielleicht mehr yon dem Verh~ltnis Dopamin zu Acetylcholin abh/ingig ist (KIM, BAK, KUROKAWA,HASSLER). Putamenreizungen mit modifizierter Hess'scher Technik an Katzen ergeben mit mittleren Frequenzen Arrest-Reaktionen, mit niedereu Frequenzen (4 bis 8/sec) ein motorisches Ritardando. H~ufig kommt e s bei mittleren Reizfrequenzen zu einem Weckeffekt mit 0ffnen der Augen und bei niederen Reizfrequenzen yon der gleichen Stelle zur Augenschliegung. Seltener kam es zur Erregungssymptomen in Form yon flachem Zurfieldegen der Ohren mit Affektausdruck. V/endungen zur Seite der Reizung (meist yore Kopf) werden durch eine Hemmung des tonischen kontraversiven Wendeeffekts des Pallidum gedeutet. P u t a m e n und Pallidum ffihren also zu Locomotion und Kopfwendung in entgegengesetzten Richtungen. Das Putamen h a t neben motorischen auch psychomotorische Funktionen sowohl im Sinne der Erregungssteigerung wie der Erregungsd~mpfung (DIEcI~MA~N und HASSLER). Reizungen der Substantia nigra mit modffizierter Hess'scher Methodik haben auf einzelne Gammaneurone (Fusimotoren) eine erregende Wirkung, wenn sie in der caudalen Hglfte erfolgen, eine hemmende Wirkung, wenn sie in der rostralen Hfilfte erfolgen. Das gteiche ergibt sich bei Ableitung der prim~iren Spindelafferenzen. Durch Nigrareizung kann die Empfindlichkeit der Muskelspindeln sogar gegen extrafusale Dehnungen verstellt werden (WAGNER und I~ALMRING). Die Enfladungsfrequenz einzelner Gammafasern wird durch LDopa nut dann gesteigert, wenn die Katze 24 Std vorher mit Reserpin behandelt wurde. W~hreud Alpha-NeUrone nach Reserpin gesteigert entladen, gibt es Gamma-Neurone, die gehemmt werden, und andere, die gesteigert entladen (WAGNER und DUPELJ). - - Nigerreizungen bei Ireibeweglichen Katzen ergeben aus medialen Partien Lecken, Schlueken, Kauen und aus lateralen Partien Extremit~ten- und Loco-

motions-Bewegungen (~VVlNKELMOLLER). Gezielte Hirnoperationen und Psychoch$rurg$e. Extrapyramidale Myoklonien (Paramyoclonus multiplex, MyoMonien bei Mittelhirnherden, im Rahmen infantiler Cerebralparesen, bei der Multiplen Sklerose und bei Striatumaffektionen) wurden durch Ausschaltung der dentato-thalamischen Bahnen in der Basis des thalamischeu Endigungskerns V.o.p. reduziert oder sogar beseitigt. Die Reizung vor der Koagulation 16st regelm~Big Myoklonien arts. Begrenzt wird diese therapeutisehe M6glichkeit nur durch gelegentliche Bysarthrie und Ataxie (FIASSLER). Horizontale Abweichungen der Kopfhaltung mit Myoklonien beim Torticollis werden dutch Ausschaltung der paIlido-thalamischen Bahn im Fasciculus thalamicus beseitigt, wobei es oft nicht erforderlich ist, den hypertrophen Sternocleido zu denervieren. Bei Kombination mit einer rotierten Kopfhaltung ist es erforderlich, die interstitio-thalamische Bahn zus~tzlich auszuschalten, wobei aber die Effekte weniger vollst~ndig sind. Rein rotatorische Fiille yon Torgicollis werden mit einer Ausschaltung der interstitio-thalamischen Bahn behandelt (HAssLER und DIECKMANN). - - Nach bilateralen Koagulationen der intrMaminXren und medialen Thalamuskerne werden Zwangsgedanken und Zwangshandlungen

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sowie Zwangsimpulse bet Anankasten und Phobien weitgehend reduziert und vielfach v611ig beseitigt (HAssLER und DIECI~MANN), ohne dab auff~llige Pers6nlichkeitsveriinderungen eintreten.

Forschungsgruppe Hirnevolution und Primatologie (Dr. HEINZ S~EPHAN)

Hirnevolution und Verhalten. In ihrer Hirnentwictdung gehen die insektenfangenden Kleinflederm~use nicht wesentlich fiber die urtfimlichen terrestrischen Insektivoren hinaus und sind sicherlieh die phylogenetisch i%ltesten. H6her entwiekelt sind die nektar- und fruehtfressenden, insbesondere abet die fisehfangenden und blutsaugenden Kleinflederm~Luse der Neuen Welt. Nach ihrer Hirnentwicklung haben aueh die schwerf~illig fliegenden fruchtfressenden Flughunde der Alten Welt ein hohes Evolutionsniveau (SYEPI~AN und PIRLOT). Unterschiede im Hirnbau bet Schliefern werden mit der unterschiedlichen Lebensweise in Verbindung gebraeht: Baumschliefer als Nachttiere haben gr613ere olfaktorische, Klippschliefer als Tagtiere gr6Bere optisehe Hirnzentren (SIGMIJND). - - Anpassung an die semiaquatile Lebensweise ffihrt bet Insektivoren zu einer Reduktion der olfaktorischen Zentren und zu ether Vergr613erung der akustisehen Zentren, der taktilen Anteile des Trigeminus, der Koordinationszentren der Motorik und des Neoeortex (BAUCHOT und STEPHAN).- Das zum limbisehen System geh6rige Septum telencephali des Mensehen ist nieht, wie allgemein angenommen, rfickentwickelt, sondern sogar besonders groB und gut differenziert (ANDY und STEPHAN). Von den circumventricul~ren Organen zeigt das Subforniealorgan yon den Insektivoren zu den Halbaffen eine progressive Entwicklung, der zu den h6heren Simiern hin eine regressive Phase folgt. Das Subcommissuralorgan ist beim madagassischen Fingertier und beim Koboldmaki (Tarsius) besonders grog (STEPHAN). -

-

Optisehes System. Die Cebus-Arten haben besonders stark entwiekelte optische Zentren, w/~hrend diese beim Menschen nur durchsehnittlich (ftir Primaten) sind (STEPHAN). - - Der primate visuelle Cortex yon Saimiri hat efferente Verbindungen zur Area 18, zu einem kleinen Cortexareal im Sulcus temporalis superior und zum Colliculus superior, Pons und medialem Pulvinar der gleiehen Seite; zum Geniculatum laterale besteht keine corticofugale Verbindung (W. ]3. SPATZund TIGGES).

Makromorphologie. Der bet rezenten Insektivoren und Primaten durchgeffihrte Vergleich yon Gehirnen und Hirnschf.delausgtissen der gleichen Art gibt Anhaltspunkte daffir, wie Ausgfisse fossiler Seh~del beztiglieh Bau und Leistungsf~higkeit des ,,fossilen Gehirns" interpretiert werden k6nnen (BAUCHOT und STEPHAN). Allgemeine Primatologie, Kop[. Die sagittalen Knickungen des Sch~idels nicht-menschlicher Primaten sind haupts~ichlich yon Gr6Be und Stellung der Augen (stereoskopisches Sehen) abh~ingig; bet Homo k o m m t das Grol3hirn als wesentlich gestaltender Faktor hinzu (W. B. SI'ATZ). Rump/. Die bet Neuweltaffen untersuchten, auf der Ventralseite des K6rpers gelegenen Hautdrfisenorgane spielen bet der sozialen Kommunikation und beim Fortpflanzungsverhalten eine wesentliche RoUe (EPvL~ UND LORENZ). - - Die relative Nabelschnurl~nge ist bet Insektivoren und Primaten in einzelnen Verwandtschaftsgruppen unterschiedlich. Innerhalb der Gruppen haben gr6Bere Formen relativ liingere Nabelschnfire (W. B. SPATZ).

Extremitiiten. Die Greiihand der Primaten (z.B. Microcebus) hat sich wahrscheinlich aus der Spreizhand (z. 13. Tupaia) entwickelt. Es besteht danach keine Veranlassung, Tupaia aus dem t3bergangsfeld zwischen Insektivoren und Primaten auszuklammern (ALTNER). - - Nagelplatte und Perionychium zeigen bet den Menschenaffen einen differenzierteren Bau als beim Menschen. Es wird angenommen, dab im Laufe der stammesgeschichtlichen Entwieklung der Primaten eine schrittweise Vereinfachung des yon den Tupaiiden her bekannten komplizierten Krallen- und Matrixbaues stattgefunden hat

(SvRAN~EL).

Tarsius. Die nahe verwandten Arten Tarsius baneanus und T. syrichta zeigen deutliche Untersehiede im Verhalten und lassen sich danach besser trennen als nach den bisher bekannten morphologisehen Unterschieden (SPRANt(EL). Auch die Differenzierung der Schwanzhaut ist artspezifisch (KIESEE). Die Oberschenkel-Htiftmuskulatur ist ganz an das bipede Springen angepaBt; die nieht dem Springen dienenden Muskeln sind nut sehwach entwickelt (GRAND und LORENZ).

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Orang-Utah. In Borneo gesammelte Daten fiber das Nestverhalten halbwfichsiger, halbwilder Orang-Utans ergaben eine fiberrasehend starke Einstellung der Tiere auf den 13eobaehter, die sich u.a. in der Tendenz ~ul3ert, auf dem Waldboden zu nisten und Nestkonstruktionen zu reduzieren (]3. HARRISSON). Neuropathologische Abteilung, Frankfurt a. M. Direktor: Prof. Dr. WILHELM KR0CKE. - - W i s s e n s c h a f t l i c h Arbeitende: stiindig 12, darunter 2 Ausl~inder, nichtstfindig 8, darunter 2 Ausls

Experimentelle Neuropathologie. Die als Chemotherapeutica bekannten 8-Aminochinolin-Derivate Chloroehin, Chinacrin und Amodiaehin ffihrten im Experiment zu einer besonderen Form der Myopathie, die zun~ichst selektiv die roten tonischen Muskeln (bet Kaninchen und Meersehweinchen) oder die in weiBe Muskeln verstreuten roten Muskelfasern (bet Ratten) betreffen. Gleichzeitig traten Neuropathien mit erheblichem Markscheidenabbau, besonders in den Nerven der roten Muskeln, in geringerem Grad auch in den distalen Abschnitten der l~Lngsten Spinalnerven auf. Eine weitere elektive Lokalisation des Krankheitsprozesses land sich in dell Spinalganglien (Kaninehen). Die Prs der Veriinderungen in den roten Muskeln oder den roten Muskelfasern (Pathoklise) wird auf die reversible 13indung dieser Substanzen an das Myoglobin zurfickgeft~hrt, das ill den roten Muskelfasern reichlieher vorhanden ist. Sie fi~hren zur St6rung der EiweiBbiosynthese, die in den roten Muskelfasern 2--5mal h6her ist als in den weiBen. Chronische Toxizit~itsversuche mit einfachen Carbonyl-Reagenzien in niedriger Dosierung haben als einen weiteren pathogenetischen Effekt dieser Verbindungen den mesenchymalen Lathyrismus besti~tigt, der bet den an Kollagenfasern reichen peripheren Nerven ffir die Genese yon Polyneuropathien wirksam werden kann (KLINGHARDT).

Histoehemie. Enzymhistochemisch lied sich nach der Verletzung des Nerven eine Heterochronie der 1Reaktionen in der Gesamtausbreitung des Neurons zeigen. Die Aktivit~tssteigerungen proximal und distal yon der Verletzungsstelle wurden Ms ,,prim~re axonale Reaktion" gedeutet, ffir deren Entstehung versehiedenartige Mechanismen in Frage kommen. So tritt z.B. die Aktivit~tssteigerung der sauren Phosphatase als eine lokale axonale IReaktion auf, und zwar nach wenigen Stunden (THoMAs). Bet den sog. Alternsvorg/ingen des Gehirngewebes hat sich bet der Alzheimerschen Krankheit die Hypothese kolloidchemischer Mechanismen ffir die Genese der Plaques und der Alzheimerschen Fibrillenveri~nderungen histochemisch nicht bestiitigen lassen. Die Mikrofibrillenbildung in dell Plaques und die Neurofilamentvermehrung in der Nervenzelle werden yon Aktivit,itssteigerungen der Enzyme im Neuropil und in der Nervenzelle, wie bet den experimentell reproduzierten Fibrillenver~inderungen, begleitet (THoMAs).

Elektronenmikroskopie. Durch die Untersuchung der Remyelinisationsvorg~inge in dell Endstadien bet der experimenteUallergischen Polyneuritis konnte die Pathogenese einer sehr charakteristischen Reaktionsform im peripheren Nerven, der konzentrischen Fasersklerose, aufgekllirt werden. Die Ver~inderungen sind auf prolifetierte Schwannsche Zellen zurfickzuffihren, die als ,,fiberz,ihlige Schwannsche Zellen" keine 13eziehung mehr zum Axon bekommen, von der zentralen Nervenfaser abgedr~ingt werden und schliel~lich konzentrisch angeordnet und, yon l~ings verlaufenden 151ollagenfibrillen schichtf6rmig umgeben, das Bild der ,,Zwiebelschalenformationen" hervorrufen. Ffir diese charakteristische Anordnung spielt die Erhaltung der Basalmembran um die entmarkten Nervenfasern und um die im ~3berschuB proliferierten Schwannzellen (Tubulisation) eine wichtige 1Rolle (ScHR6DER). An den akuten Vorgiingen der Entmarkung peripherer Nervenfasern w~ihrend der experimentell-allergischen Polyneuritis sind mononuMe~ire Infiltratzellen (vermutlich transformierte sensibilisierte Lymphozyten) entscheidend beteiligt. Sie durehdringen die Markscheidenlamellen und 16sen den engen Zusammentlalt der I)oppellamellen tier Markscheide vorwiegend im ]3ereich der Zwischenlinie auf. W~ihrend im allgemeinen nur die Markseheiden gesch~idigt werden, kommt es vereinzelt auch zu hochgradigen Axonveriinderungen (segmentale Fasererkrankung) und gelegentlich zu Kontinuit~tsunterbrechungen mit konsekutiven lRegenerationserseheinungen, wie Hyperneurotisation der Bfingnerschen Biinder. Die Permeabilit~t der GefiiBe ist fiber das MaD, das bet einfacher

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sekund~krer Nervenfaserdegeneration zu beobachten ist, gest6rt

(ScHRODER, SCHRODER und KROCKE). Bet der Untersuchung des am besten geeignefen Konservierungsverfahrens ffir Nerventransplantate (ffir eine ,,Nervenbank") (SEIFFERT, SCHINDLER, THOMAS, SCHRODER, HUFSCHMIDT) zeigtesich histochemisch eine Erhaltung der E n z y m e nach Gefriertrocknung und Tiefkfihlung,w~hrend die in Cialit aufbewahrten Nerven allm~hlich ihre Fermentaktivit~t einbtil3fen (THoMAs). Elektronenmikroskopiseh werden die Wechselwirkungen zwischen dem Nerven- und Bindegewebe veranschaulicht: S~mtliche Nervenfasern waren yon einem besonders differenzierten endoneuralen und perineuralen Bindegewebe umgeben. Es h a t t e sich im Transplantat ein charakterisfisches Reinnervationsmuster ausgebildet, das in ~hnlieher Weise auch in Neuromen bet fehlender Verbindung mit dem distalen Absehnitt zu finden ist (neuromat6ses Neurotisationsmuster). Die elektronenmikroskopischen Befunde stiitzen die Hypothese, dal3 perineurale Hflllzellen, die als Diffusionsbarriere far normale und regenerierte Fasern offenbar wichtig sind, ans mehr oder weniger undifferenzierten Fibroblasten neu gebildet werden k6nnen (ScHR6DER und SEIFm~RT). Ein Versuch, die feinstlukturellen Ver~nderungen bet der experimentellen ,,Myotonie" mit 20,25-Diazacholesterin (ScHR6DER nnd KUHN) mit vorher erhobenen Befunden bet der dystrophischen Myotonie nnd der Myotonia congenita zu vergleichen, fflhrte zu keinem eindeutigen Ergebnis. Die Vergnderungen bet der experimentellen ,,Myotonie" gleichen den Ver~nderungen bet der dystrophischen Myotonie des Menschen zu einem geringen Teil und sind v611ig unspezifiseh. Auch die Befunde am Sarkolemm weichen voneinander ab (ScHRSDER). Der prim~kre Defekt an der Muskelfasermembran und an den Triaden bzw. dem erregungsleitenden und -ausbreitenden System in der Muskelfaser selbst, welcher der Myotonie zugrundeliegen dfirfte, blieb bisher ungekl~rt. Zur Frage der multiterminalen Innervation yon Muskelfasern konnten in elektronen- und phasenkontrastmikroskopisehen Untersuchungen an den intralusalen Muskelfasern der Rattenmuskelspindel 5 versehiedene Nervenendigungen dargestellt werden, yon denen zwei Formen der sensorischen und drei Formen der motorischen Innervation zuzuordnen sind (G. HEN-

NIG). GewebeziicMung. Die Wirkung yon NaNs, einem wirksamen Hemmer der Cytochromoxydase, auf gut myelinisierte Kulturen des peripheren und zentrMen Nervensystems zeigte an den Nervenzellen St6rungen im Muster der Nisslsubstanz nnd Verlust an neurofibriU~ren Strukturen ohne das typische Bild der Chromatolyse. Eine Reaktion der Maxkscheide im Bereich des Ranvierschen Knotens wurde dutch das erhebliche Ausma8 der Volumenzunahme der Axone erkl~rt. Erst nach der Sch~digung des Achsenzylinders t r i t t eine pathologische Reaktion an Oligodendrogliazellen und Schwannschen Zellen auf (TlsCHNER und MURRAY).

Ne2*roerabryotogie. In den Untersuchungen zur Entwicklung der menschlichen Grol3hirnhemisph~re wurde gezeigt, dal3 zu den verschiedenen Rindenregionen der HemisphEre bestimmte Bezirke der Ventrikelwand gehSren (Mafrixareale), in denen die Nervenzellen der entsprechenden Regionen gebildet werden. Rindenregionen, die im reifen Gehirn keinerlei Ventrikelbeziehung mehr haben, besitzen ursprfinglieh direkte topographisehe Beziehungen zur Ventrikelmatrix und verlieten diese erst w~thrend der Embryonalentwicklung. Dies is% durch einen Unterschied des Gr613enwachstums einzelner Hemisph~renanteile und die damit verbundenen Massenverschiebungen zu erld~ren. Auch ffir die Zentralregion mul3 eine erhebliche Lagever~inderung wghrend der Entwicklung angenommen werden. Sie wandert yon ether nrsprtinglich oralen Lage fiber dem Rhinencephalon Caudalw~Lrts in ihre bleibende parietale Position: Die Prfifung der zeitlichen E n t wicldungsverh~Lltnisse ergab eine friih einsetzende und langsame Entwicklung des PMaeocortex, eine eigenartig sprunghafte Differenzierung des Archicortex am ]3bergang yore 3. zum 4. Monat und eine sp~,% einsetzende und verz6gerte Reifung des Neocortex (Isoeortex) (KArlLE).

Vergleichende Pathologie und Humanpathologie. Die Untersuchungen bet der Lyssa-Encephalitis yon Mensch nnd Schaf erbrachten hinsichtlich der Lokalisafion und Art der Ver~,nderungen deutliehe Untersehiede. Die encephalitische Reaktion beim Schaf ist regelm~tl3ig im Kleinhirn, im Thalamus und Neocortex lokalisiert, wAhrend Palaeocortex und Archicortex nur gering befallen sind. Periven6se Mikrogliareaktionen im Mark des GroI3hirns kommen beim Menschen nicht vor. Eine

Naturwissenschaflen

Priidilektion fiir das Gebiet der Substantia nigra - - beim Menschen als charakteristiseh angesehen - - bestand nieht (KRt3CKE). Eine multifokale Leukoeneephalitis mit einfachen und konzentriseh gesehichteten Entmarkungsherden bet zwei zur gleichen Zeit erkrankten Brfldern stellt eille vorher noch nicht beobachtete Sonderform einer Entmarkungseneephalitis des Grol3hirns dar, die bisher ~tiologisch nichf gekl~rt werden konnte (KROCKE).

A rbeitsgruppe Neurochemie (Priv.-Doz. Dr. GOTTFRIEDWERNER) Synthese. Durch oxydative Demethylierung wurde aas Scopolamin ohne Schutz der Hydroxy-Gruppe haupts~chlich Norscopolamin und einige Nebenprodukfe der Reaktion (NFormyl-nor-(--)-scopolamin, N-Formyl-apo-norscopolaminund Apo-norscopolamin) erhalten. Es ist daraus zu schliel3en, dab die Hydroxyl- Gruppe i m Scopolamin-MolekalsteI%ch geschfitzt vorliegt. Durch Abwandlung des S~ureteils gelang es, aus Norscopolamin bzw. aus Aposcopolamin einige neue Ester des Norscopins bzw. des Scopins darzustellen (WERNER, SCHICK-

FLUSS). Analyse. Es gelang, eine Mikromethode zur Bestimmung der N-AminobuttersEure auszuarbeiten (SEILER,WIECHMANN/ und in Kombinafion mit der Massenspektrometrie die Anwesenheit dieser Aminosgure in verschiedenen peripheren Organen sicherzustellen. Die Angaben anderer Autoren bezflglich des Vorkommens yon fl-Hydroxy-~,-Aminobutters~ure lieBen sich nicht best~itigen (SELLER,WIECHMANN).Fiir die Bestimmung der spezifischen Radioaktivitiit yon Aminosiiuren in biologischem Material ist ein modifizierfer Aminosiiurenanalysator mit einem PackardFlow-Detektor kombiniert worden. Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit dieser Mel3anordnung wurden systemafisch untersucht (M6LLER, SEIZER, WERNER). Ffir geplante Stoffwechseluntersuchungen mit l~N-markierten Pharmaka wurde eine einfache apparative Anordnung zur spektrophotometrischen Bestimmung der Stickstoffisotope gesehaffen (SEILER, WER~ER).

Enzymchemische Untersuchungen. I m Gegensatz zum Atropin spaltenden Enzym, das nur in wenigen Tierspezies gefunden wird, kommen Tropacocain spaltende Enzyme im Tierreich sehr welt verbreitet vor. Versuche zur Reindarstellung eines Enzyms aus Pferdeserum schlugen zwar fehl, doeh konnte seine Anreicherung erzielt und eine Abgrenzung der Tropacocain hydrolysierenden Aktivit•t gegen Cholinester spaltende Enzyme auf Grund des Inhibitorspektrums vorgenommen werden (SEIZER, KAMENfEOV~,WERNER). Die TropacocMn spaltenden Enzyme unferscheiden sich deutlich yon den Nortropacocain spaltenden Enzymen (SELLER, KAMENiKOV2~,WERNER). lqeu aufgenommen wurden Versuche zur spezifischen Marlderung yon biogenen Aminen mit Tritium durch Decarboxylierung yon AminosAuren (FISCHER, SELLER, THOBE, WER~ER).

Stoffwechsel. In Weiterfiihrung der Untersuchungen zum Glucosestoffwechsel des Gehirns is% der Einbau yon I~C aus unterschiedlich marlderten l~C-Glucosen in die freien Aminos~Luren des M~usegehirns untersueht worden. Die spezifischeMarkierung der verschiedenen Aminos~turen entsprach den yore Abbau der Glucose durch Glykolyse und Citrat-Zyklus zu erwartenden Verh~ltnissen (SELLER, M6LLER). Auch laC-Glycerin ist als m6gliche Energiequelle des Gehirns in die Versuche einbezogen worden. Es zeigte sich, dal3 Glycerin-Kohlenstoffin erheblichem Umfang zur Synthese vonAminosiiuren im Gehirn verwendet wird (SELLER,M6LLER, WERNER). Dutch Gabe yon radioaktiv markiertem Atropin konnte gezeigt werden, dal3 ein llinger w~khrender Einbau in k6rpereigene Stoffe nieht startfinder. Die Metabolisierung yon Atropin erfolgt durch Glucuronierung, Hydroxylierung in 4"-Stellung, Hydrolyse und oxydative N-Demethylierung (WERNER, H.-L. SCHMIDT). Ebenfalls mit radiochemischer Methodik konnten folgende Metaboliten des Scopolamins eharakterisiert werden: (--)-Scopolamin-9'-glucuronid, (--)-Norscopolamin-9'-glucuronid, Aposcopolamin, 6-Hydroxy-(--)-hyoscyamin, Scopin und Norscopolamin. Der Umfang der oxydativen N-Demethylierung ist bet verschiedenen Tierspezies unterschiedlich (WERNER, K.-H. SCHMIDT). Begonnen wurden Untersuchungen zum Stoffwechsel und zur Funlddon der Polyamine Spermin und Spermidin. Diese Amine scheinen an prinzipiellen Mechanismen des Zellstoffwechselsbeteiligt zu sein. Die nach l~ngerer Behandlung mit Phenobarbital und Perfluorbuttersi~ure im Gefolge der Lebervergr613erung zu beobachtende Zunahme an RNA und DNA ist yon ether Vermehrung des Spermidins und

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des Spermins begleitet, w~Lhrend der Verlust a n cytoplasmafischer R N A (bet k o n s t a n t e m DNA-Gehalt) n u r yon einer Spermidinverminderung gefolgt ist (SEIZER, WER~EE, FlSC~EE, KN6DGEN, HINZ). Eine direkte Proportionalit~t zwischen dem RNA- und dem Spermidingehalt der Leber konnte in einem weiten Bereich festgestellt werden.

A utoradiographie. Kontaktautoradiographisch wurde die topographische Verteilung des Niescalins in Organen der Maus festgestellt (KOEE, LEmL SEILEE, WERNEE). Es konnte die nahezu spezifische Anreicherung dieses Halluzinogens im Hippocampus nachgewiesen werden. Mit der gleichen Methode bestimmten wir die Kinetik der Penetration eines Tritimn-marklerten 9c~-Fluor16-methylen-prednisolonesters durch die menschliehe H a u t (LOCKER, NOWAK, STOTTGEN, WERNER) sowie die Verteilung von Atropin in menschlicher H a u t (STOTTGEI% BE~Z, ~VEE~EE). Ein wesentlicher Vorteil unserer Biontaktmethode ist die quantitative Auswertung der Autoradiogramme mit Hilfe der Durchlichtphotometrie (FISCHER, WXE~EI~). Physiologische Abteilung, G~ttingen (bis 3t. 12. 1969) Direktor: Prof. Dr. ALOlS E. KORNMOLLER (~ 26. t t . t968). - Wissenschaftlich Arbeitende: st~Lndig 8, davon I Ausl~nder, nichtstAndig 6, davon 2 Ausl~knder.

Humorale Steuerung des allgemeinen Eeregungs~ustandes (KoR~~OLLER). Beigekreuztem Kreislauf (KO~XMOLLER, ODEH) wurde die Beeinflussung des Schlaf-'Wach-Verhaltens (Kaninehen) dutch Einflfisse auf das Spender-Tier studiert. Paralleldazu wurden biochemische Analysen (SHIVARAM) durchgeftihrt, u m zunAchst das Aminos~ure-Profil normaler Tiere (M~use) innerhalb der interessierenden Hirngebiete zu erhalten und anschlieBend dessen Ver~nderung nach Elektroschock-Behandlung. Motilitiitsmessungen begleiteten diese Untersuchungen, so dab eine Korrelation zwischen Motilit~t und Aminos~uren-Verteilung aufgedeckt werden konnte. I m R a h m e n hirnelektriseher Registrierung psychophysiologischer Effekte (EMRICH) wurde der Einflug yon kontrollierbaren Emotionen auf die Zusammensetzung des E E G vor allem bezfiglich geringgradiger Frequenzverschiebungen untersucht. Die frfiheren Arbeiten wurden durch Verfeinerung der statistischen Methoden pr~zisiert, tIinzu kamen Analysen evozierter EEG-Potentiale u n t e r Ausnutzung eines Laborrechners. So wurden das Doppelblitz-Ph~Lnomen und der OffEffekt nach tachistoskopischen Reizen ngher beschrieben und gedeutet. Eine weitere Bearbeitung der ]~lektro-Retinogramme (VA~TEE) wurde u n t e r besonderer Berficksichtigung der frfihen Kompon e n t e n durchgeffihrt (Mensch, Kaninchen). Einige Anteile dieser Potentialgruppe werden danaeh als efferent bezeichnet. Photiseh evozierte Rindenantworten (Kaninehen) und daraus folgende Messungen fiber Bestandspotentiale (VASTER, RISCI-I~AIJI, MOILER) und pH-Werte (TAm-ELI) auf und in der Hirnrinde ffihrten zu Vorstellungen fiber die Genese der Riesenwellen des EEG, ffir die Henderson-Potentiale in Anspruch genommen werden. - - (Die vorstehenden Arbeiten wurden nach dem Tode des Institutsdirektors und der Ausgliederung der betreffenden Mitarbeiter z.T. unvollendet abgeschlossen bzw. an den neuen Wirkungsst~tten weitergeffihrt).

Arbeitsgruppe Einzelzell-Ableilungen (Dipl. Phys. H. K. OEHLSCHLXGEL) Zur Analyse der nervSsen Datenverarbeitung im akustischen System (wache Katze) wurde in Zusammenarbeit mit der HNOUniversit~tsldinik GSttingen (A. IV[IEI~LI~E)das Erregungsspekt r u m yon Neuronen des Nucl. cochl, ventr, aufgenommen (V. WESTERNHAGEN,OEHLSCHL~-GEL)nach Freifeldbeschallung beider Organe. Ffir einen wesentlieh afferent bestimmten Neuronen-Typ konnten die P a r a m e t e r Lautst~irke (OEHLSCHLXGEL, V. WESTEENHAGE~, MICHAEL) und TonhShe interpretiert wetden (v. WESTEENHAGEN, OEHLSCHLXGEL, BLANK). Mit den Ergebnissen yon Rausch-Reizen variabler Bandbreite konnte gezeigt werden, dab Vorg~nge wie das Ph~nomen der,, G~131erschen Kopplungsbreite" bereits in den peripheren nervSsen Elementen nachzuweisen sind. Die Erregungsbildung einer ZeI1e wird yon definierbaren Konvergenzbereichen derart beeinfluBt, dab innerhalb solcher Zellgruppen die gleichzeitig einfallende Energie aller Kan~le additiv erscheint. Damit l~Bt sich der funktionell ausgenutzte Bereich der vorliegenden morphologischen Verschaltung ausmessen. Da im peripheren akustischen System die Bandbreite der einzelnen Neurone auBer-

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ordentlich groB ist und zudem ein Reziprozit~,ts-System zwischen Reizfrequenz (Frequenz-Theorie) und morphologischer Organisation (Orts-Theorie) vorlieg• ffihrten die neugewonnenen Daten dieses Systems zu mathematischen und regelungstechnischen Ansiitzen ffir die summarische Erregungsbildung im Gesamtsystem, besonders im Hinblick auf die EEG-Genese (OEHLSCHLX~EL, V. WES:rEENHA~EIV). Innerhalb des optischen Systems wurden die Untersuchunfen von Erregungsmustern aus Zellen des Corpus genicul, lat. (wache Katze) weitergeffihrt. Eine feinere als die bisher fibliche Klassifizierung der Neurone unter besonderer Berficksichtigung der pr~excitatorischen Hemmphase (WIcKEoLDT, OEHLSCHL;~GEL) yon off-Komponenten enthaltenden Mustern fflhrt zur Obereinstimmung bisher ft~r gegenslitzlich gehaltenet Befunde verschiedener Autoren. I n Zusammenarbeit m i t dem Vision Research Laboratory der Hadassah Univ. in Jerusalem (EDGAE AI~EEBACH) wurde das Summationsproblem sowohl der evozierten Rindenantworten als auch ira Bereich yon Einzelzellen (waehe Katze, Corpus genicul, lat.) nach uni- a n d bflateraler Reizung der i n t a k t e n Sinnesorgane gepriift. Zur Erg~nzung der Einzelzell-Untersuchungen im i n t a k t e n ausgereiften Organ wurden elektrophysiologische Ableitungen aus Gewebekulturen (Hfihnchen) (WIcKBOLDT) und aus embryonalen Frfihstadien der nerv6sen Entwicklung vorgenommen. Letztere Untersuchungen bezogen sich auf die Aufn a h m e der nerv6sen T~tigkeit fiberhaupt, die zun~chst n u r spontan zu sein scheint (HAm~T, OEHLSCHLXGEL,iV[ICHHAEL), sich jedoch wenig sparer organisiert (UMLA~D). Hierzu wurden auch evozierte Potentiale abgeleitet (ANslNN, MICHAEL), die verschiedene Tendellzen in den ersten Tagen der nerv6sen T~tigkeit isolieren lassen a n d ant die Wirksamkeit ether Iunktionellen Reifung hindeuten.

Abteilung fiir Tumorforschung und experimentelle Pathologie, K61n (bis 31. t2. 1968) Direktor: Prof. Dr. WILHELM T6NNIS. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 5, nichtst~ndig 3.

Tumorpathologie. Bet histochemisehen Untersuehungen an Hirntumoren konnten Histone ausschlieBlich in den Tumorzellkernen lokalisiert werden m i t deutlicher Beziehung zu den Chromatinstrukturen; in den Nucleoli waren sie nicht nachweisbar. Der Histongehalt ist in den Kernen der Glioblastome im Vergleich zu benignoren Gliomen im allgemeinen etwas vermehrt. Die Aktivit~Lt der Aminopeptidasen ist in Tumoren neuroektodermMer wie mesodermaler Herkunft im Vergleich m i t normalem Gewebe anderer Organe gering. Gleiches trifft ffir die RNase zu, die offenbar vorzugsweise in Abr~umzellen wirksam ist. Weiterhin konnten durch cytophotometrische 1Yiessungen Unterschiede im RNS-Gehalt bet malignen Tumoren pr~zisiert werden. Parallel dazu warden interferenzmikroskoplsche 1VieBreihen zusammengestellt, die ~hnliche Differenzen im Trockengewicht best~tigen. Daneben wurde eine Untersuchungsreihe zur Bestimmung des spezifischen Gewichts begonnen, m i t dem Ziel, die quantitativen Ergebnisse der Cytometrie auf einem zweiten Weg zu erh~rten. Ergebnisse konnten aber zungchst n u t fiir das peritumorale Hirngewebe in genfigender Anzahl gewonnen werden. Sie lieBen die SchluBfolgerung zu, dab die in das Hirngewebe einstrSmende 0demflfissigkeit einem wenig eiweiBreichen Transsudat entspricht. Bet der Gradeinteilung der Gliome nach histologischen Malignit~tskriterien zeigten ausgedehnte statistische Auswertungen des Krankengutes, dab histologische und klinische Charakteristika der B6sartigkeit auch bet bestimmten Hirntumoren weitgehend parallel gehen, wodurch die Berechtigung ffir das Grading erneut nachgewiesen werden konnte. - Uber die altersunabh~ngigen Gef~Bwandver~nderungen in Neurinomen konnten an H a n d yon rekonstruierenden Studien neue Vorstellungen entwickelt werden, die den unterschiedlichen Lipidgehalt des Tumorgewebes berficksichtigen. I m Zusammenhang mit den Untersuchungen a n tumorcharakteristisehen Gangliosiden wurde auch die Verteilung der einzelnen Ganglioside in versehiedenen Hirnregionen bestimmt. Hierbei wurden chaxakteristisehe Unterschiede gefunden und auch die Verteilungsmuster hinsichtlich des Vorkommens yon Serotonin und dem hierffir Ms Rezeptor verantwortlichen Gangliosid verglichen. 0 h e r die Immunogenit~t der in den Glykollpoiden und Glykoproteinen endst~ndig angeordneten N-Acetyl-neuramins~ure wurden weitere Versuche angestellt. W~hrend die Immunisierungsversuche durchweg negativ verliefen, konnten

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NaturwissenschaJten

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im Verlauf der Experimente zwei neue neuramins~ure-halfige Antigene entdeekt werden. Eines devon, HD, k o m m t auf menschliehen Blutk6rperchen vor, wird durch ein K~lteParaprotein erfaBt, durch Neuraminidase und profeolytische Enzyme, iihnlich wie die MN-Anfigene, inakfiviert und konnte serologisch ulld immunchemisch charakterisiert werden. Bet Untersuchungen aber die topochemisehe Anordllung der Glykolipoide, insbes, der neuramins~iure-haltigen innerhalb der 2rythrozytenmembran, wurden neutrale, fucosehaltige Glykoproteine gefunden und bet verschiedenen Erythrozyten ihr VerhAltnis zu den neuramins~urehalfigen Mucoiden bestimmt. Bet Katzenerythrozytell stellte sich heraus, dab nach Pronase-Behandlung die tieferliegende Gangliosidschicht mit ihrer Neuraminsiiure all der Oberfl~ehe beteiligt ist. Diese Beziehungen ~ihneln den Ladungsverh~iltnissen beim i3bergallg yon der normalen zur Tnmorzelle, jedenfalls was Leberzellen anbetrifft (RUHENSTROTH und Mitarb.). Abteilung fiir allgemeine Neurologie, KSln Direktor: P r o f Dr. KLAUS JOACHIM Zi)LCH. - - Wissenschaftitch Arbeitende: st~ndig 5, nichtst~ndig 6.

Wirkungsmechanismus carcinogener N-Nitroso- Verbindungen (neurotrope Acyl-alkyl-nitrosamide). Nach einmaliger systemischer Applikation ffihrt MNH zu malignen Tumoren verschiedener Organe. ANH weist auch diaplazentar eine starke carcinogene Wirkung auf. 90 % der NachkSmmlinge wiihrend der Gravidit~t gespritzer Rattell erkranktell im 5. bis 6. Lebensmonat an Tumoren des Nervensystems, die sich nach Gesichtspunkten der Neuropathologie am Mellschen klassifizieren lassen. Sie nehmen bevorzugt vom periventriculiiren Marldager ihren Ausgang, Die Tumoren des peripheren Nervensystems gehen yon den Schwannschen Zellell aus, obwohl mesodermale Zellen ill des Tumorwaehstum einbezogen sind. Die biologischell Wirkungell des M N t t wurden im akutell Versuch auch biochemiseh untersucht. Da die Substanz in vivo in wenigen Minutell metabolisiert wird und eine eillzige Dosis ffir die carcinogene Wirkung ausreichend ist, kann man annehmen, dal3 die entscheidende tZeaktion mit Zellbestandteilell innerhalb der ersten Stunden naeh der Applikatioll stattfindet. Durch Gallzk6rper-Autoradiographie konllte bereits 2 mill llach intravenSser Applikation eine weitgehend gleichm~Bige Verfeilung auf alle Orgalle der R a t t e nachgewiesen werdell. Durch Gabe yon l~C-Orotsgure konnte eine Inhibition der RNA-Synthese durch MNH demollstriert werden. Ihr liegt wahrscheinlich eine unzureichende Synthese yon PyrimidinNucleofidell zugrunde. Die Reaktion yon laC-MNH mit Nutdeills~uren wurde an HeLa-Zellen analysiert. Eine Alkylierung wurde in erster Linie am N-7 des Guanins festgesteUt, eine 2xzision methylierter Basen aus dem DNS-Molekill wurde bereits innerhalb weniger Sfunden nachgewiesen. I m gleiehen Zeitraum finder eine ausgeprAgte ReparationsSynthese staff, die sich durch die Verschiebung im CsCIDichtegradientell roll der semikonservativen DNS-Replikation abgrenzen l~il3t (KLEII-IUES, MENNEL, WECHSLER, Z~ILCH in Zusammenarbeit mit STEWART, KOESTNER und PATZSCHKE). Auch andere R a t t e n s ~ m m e (CD- und CDF-Ratten) zeigen eine hohe, wellngleich wechselnde 2mpfindlichkeit gegenfiber den Resorpfivcarcillogellen Methyl- und .~thylnitrosoharnstoff (MNH, s ungeachtet der Applikationsart (iv., sc., ip., oral). Besonders anff~kllig war die hohe Empfindlichkeit des Nervensystems nach Gabe yon XNH am 2 n d e der Schwangerschaft. MNH und ~_Ntt sind aber aueh potente Teratogene. MNH u n d ~ N H sind bei CD-Ratten in allen Phasen der Schwangerschaft in der Lage, vor allem die teilungsf~higen Zellen der 2 m b r y o n e n und Foeten dosisabhEngig zu sch~digen oder zu vernichten, was zu verschiedenen MiBbildungs- und Retardierungssyndromen unter Bevorzugung des Nervensystems filhrt. Auch in der postnatalen Phase konnten Seh/iden erzeugt werden. MNH z e i g t sich bei diesen Versuchen toxischer als ~ N H , und zwar in Abh~ingigkeit -con der pr~- und postnatalen EntwicMungsphase, angell~ihert um Werte yon 3--20. In vergleichend-anatomisehen Arbeiten wurde die Sequenz der Zelldifferenzierung und der Synapsen-Elltwicklung am Rattenldeinhirn gekI~irt, u n d e s konnte in Erggnzung zu den t~blichen 2M-Untersuchungen gezeigt werden, dab die bisher nut bei Vertebratcn angewandten elektronenmikroskopischen Verfahren zur Darstellung synaptischer Vesikel und paramembran6ser Strukturen (ZIO- nnd BI-F~rbullg) aueh zur Kl~rung synaptischer Fragen am Gehirn yon Insekten (Heusehrecke, Grille, Bielle, Deuterocerebrum, Corpora pedunculata, Auge)

herangezogen werden k6nnen (WECHSLER, SCHORMANN, K. H. und H. SKRZIPEK, SHIRAI mit KOESTNER und SWENBERG). Erzeugullg einer Commofio am Kopf der unnarkofisierten Katze: 2 i n e Hirnschrankellst6rung lieI3 sich nur im Bereich der peteehialen Blutungen des Hirnstammes, nieht aber in anderen Bezirken des ZNS nachweisen. Polygraphisehe Registrierungen des 2 E G , des Blutdruckes ulld der Atmung: Atemstillstand yon mind. 30 sec Dauer, vorabergehender Blutdruckanstieg, beta-Aktivierung des EEGs. Baldige Normalisierung mit dem Abklingen der Bewul3flosigkeit. Wenn initialer Blutdruckabfall: zunehmende Verlangsamung und Abflachung des 2 2 G s und Tod der Tiere (HoSSMANN, SATO, MASSI~). Entwicldung eines Modells filr totale Isch~mie yon H i m und oberem Rfickenmark in beliebiger zeitlicher Li~nge, die morphologisch vollst~ndig kontrolliert wird. Registrierung der Auswirkullg dieser Isch~mie (Ableitung des EEGs, Ableitung der 1Reizantwort yon der Pyramidenbahn nach Erregang des sensorisch-motorischen Cortex) sowie morphologische Untersuchungen (licht- und elektronenmikroskopisch). Das E E G wurde 12 ~: 5 sec nach Einsetzen der Isch~imie isoelektrisch, die orthodrome Aktivatio n der Pyramidenbahn (I-Welle) erloseh nach 2, 5 ~: 2 Minuten. Nach IschAmien bis zu 30 min erholte sieh das E E G innerhalb 45 Minuten. Bei Ischgmiell yon i Std erholte sich die D-Welle llach etwa 20 min, die I-Welle nach 60 rain und bisweilen das E E G nach 2 Stunden. Nach Isch~imien bis zu 2 h Dauer kam es lediglich zu einer inkompletten 2rholnng der D-Welle. Morphologisch waren in diesen Hirnen (lJberlebenszeiten bis zu 24 Std) keine auffallenden pathologischen Ver~inderungen zu erkennen (HossMANN mit

OLSSON, SATO).

Max-Planck-Institut F r e i b u r g i. Br.

fiir I m m u n b i o l o g i e ,

Direktor: Prof. Dr. OTTO WESTPHAL. - - D i r e k t o r am Instifut: Prof. Dr. HERBERT FISCI.IER. - - Weiteres Wissenschaftliches Mitglied: Dr. OTTO Lf3DERITZ. - - Ausw~rtige Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. MICHAEL SELA, Rehovoth/Israel; Prof. Dr. Anne Marie STAUB, Paris. - - Wissenschafthch Arbeitende: st~indig 23, nichtstgndig 4t, darunter 8 inl~indische und 7 ausl~ndische G~ste. - - VerSffenflichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 258; 1969, 299.

Zellwand-A ntigene 0. L~3DERITZ U. Mitarb. (M. BERST, C. GALANOS, J. GMEINER, C-. HAMMERLING, J. KELETI, V. LEHMANN, P. Mf]II.ILRADT, V. NIGAM, 2. RIETSCHEL, E. RUSCHMANN, H. WILHELMS). - SalmoneHa-Lipopolysaccharide (LPS) bestehen aus drei strukfurell verschieden anfgebauten Regionen : Lipoid-A, Kernpolysaccharid (Core) und O-spezifischen Polysaccharid-Keffen, die in dieser Reihenfolge mifeinander verknflpft sind. Die Analyse yon inkompletfen LPSs aus Salmonella-R-Mutanfen, ffir deren Isolierung ein neues 2xtraktionsverfahren ausgearbeitet wurde, fflhrte zur strukturellen AufklErung des Bindungsbezirks zwischen Kern und Lipoid A; es handelt sich um ein verzweigtes Trisaccharid aus Desoxyoctulons~Lnre (KDO)Resten und ein fl-l.6-verkniipftes Glucosamin-Disaceharid in folgellder Bindung : (KDOs-(GIcN-fl-1.6-GlcN), wobei (KDO)~ aus dem Kern stammt, w~hrend (GlcN)~ den Grundk6rper von Lipoid A darstellt, der im Lipopolysaccharid acyliert und phosphoryliert ist. Das Studium yon LPSs aus SR- (Semi-Rauh) Mntanfen ~ h r t e andererseits zur Idelltifizierung des Bindungsbezirks zwischen O-spezifisehen Ketten und dem Kern. In Salmonella-T t-Mutanten sind die O-spezifischen Ketten des L P S durch T l-spezifische Ketten aus Galaktose- und Ribose-Einheiten ersetzt. Die Bindungen der furanosiden Zuckerreste im Polysaccharid wurden dnrch Methylierullgsanalyse (gemeinsam mit B. LINDBEROn. Mitarb., Stockholm) bestimmt. Gemeinsam mit P. H. MXKELX, Helsinki, wurde eine neue Klasse yon Salmonella-R-Mutanten entdeckt, deren Defekt (ira Genort vie) sich auf die Synthese yon O-spezifischen Keffen auswirkt. - - Untersuchungen an chemisch abgewandeltell (abgebauten oder substituierten) LPSs ffihrten zum endgfiltigen Beweis, dab die Lipoid A-Komponente in LPS far die endotoxisehen Wirkungen am Tier verantwortlich ist

57. Jg., He]t 12, 1970 (Endotoxin-Tod,

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Komplement-Inaktivierung). - -

Weitere

Untersuehungen an Am6ben (mit G. GERISCH, Freiburg) ergaben, dab bet der Inkubation yon LPS mit Am6benextrakten die Lipoid A-Komponente auch in vitro deacyliert und gleichzeitig detoxifiziert wird. - - Membranantlgene verschiedener Am6ben-Spezies wurden isoliert und chemisch und serologisch analysiert. Sie erwiesen sich als Spezies-spezifisch und spielen bet der Erkennung der eigenen Art und m6glicherweise auch bet der Kontaktbildung eine Rolle.

E. coti - - Ober[liichenantigene K. JANN, B. JANN U. Mitarb. (D. HUNGERER, Le-Ba I~HAN, A. OLSON, L. TAECSAY, K. RESKE U. B. WALLENlrELS). - - Die Struktur zweier weiterer K-Antigene (K 29 (A-Typ) und K87 (B-Typ) und ihrer determinanten Bereiche wurde aufgeld~rt (hexurons/~urehaltige Polysaccharide). Bet Recombinationsversuchen mit unbekapselten (K-) Mutanten yon E. colt O 8: K27(A) : H - wurden bekapselte (K+) Recombinanten erhalten. Die Untersuchung der K--Ausgangsformen hinsichtlich (durch Recombination reparierter) Enzymdefekte ergab, dab bet ether K--Mutanten eine Synthetase (GDP-Fueosesynthetase) blockiert ist, w~hrend die andere K--Mutante einen Transferase-Defekt hat. Die (nieht kreuzreagierenden) Lipopolysaccharide aus E. colt 08 und E. coli 09, deren O-spezifisehe Seitenketten praktiseh ausschlieB]ich aus Mannose bestehen, wurden vergleichend analysiert. In Zusammenarbeit mit G. SCHMIDT wurden R-Formen der E. eoli St~kmme 0 8 : K 2 7 - und 0 8 : K 4 2 - isoliert und die Zuckerzusammensetzung ihrer Lipopolysaccharide untersueht. Die Lipopolysaccharide der beiden R-Formen mit komplettem Core (r[b-Mutanten) unterscheiden sich quantitativ und quaiitativ in der Zuckerzusammensetzung als aueh serologiseh und in ihrer Phagenspezifit~t (Rx, R~). Aus beiden R-Stiimmen wurden Mutanten isoliert (mit G. SC~mDT), deren (Core-) Lipopolysaecharide verschiedene Vorstufen der kompletten Strukturen darstellen, vergleichbar denen yon Saimonella-Lipopolysacchariden der Chemotypen Ra, Rb, Re, Rd~' und R e. In ihrer quantitativen Zuckerzusammensetzung als auch serologisch unterscheiden sich jedoch die entsprechenden R-Formen yon E. colt O8: K27-, E. coli O 8 : K 4 2 - und Salmonella. Nut stark defekte Formen -Rd, R- yon E. ooli O 8 : K 2 7 - , O 8 : K 4 2 - und Salmonella sind identisch. Defekte in der Core-(LPS)-Synthese bet diesen Mutanten wurde biochemisch geklArt (Enzymblocks). Ein yon G. SCHMIDT vor 1/ingerer Zeit gefundener Bacteriophage, der spezifisch ffir ]3. coli 0 8 ist, wurde nach Anreicherung durch Gradientenzentrifugation elektronenoptisch untersucht. E r zeichnet sich durch extrem lange ,,tail fibers" aus. Aul]erdem wurde der Phage hinsichtlieh Multiplikationskinetik untersucht. Genetische Untersuchungen fiber die Synthese des K27-Antigens zeigten, dab getrennt vom Genlocus ffir die Synthese der ,,repeating units" ein weiterer Locus vorhanden ist, der die Polymerisierung der ,,repeating units" zu hochmolekularen Einheiten determiniert. Ein Defekt in diesem Genlocus ffihrt zu K-antigenhaltigen, O-agglutinablen Intermediiirformen (G, SCHMIDT). Bet einer Serie yon R-Mutanten aus E. coli O 8 : K 2 7 und O 8 : K 42 wurde mit verschiedenen Hfr(Donor)-StAmmen durch genetische Rekombination die Lage der S--~ R-Mutationsorte auf dem Chromosom der jeweiligen Mutante bestimmt (G. SCHmnT).

R-Core- Typen H. MAYER U. G. SCHMIDT ffihrten in Zusammenarbeit mit I. FROMME eine vergleiehende Untersuchung der in verschiedenen genera yon Enterobacteriaceen auftretenden R-CoreTypen dutch. Neben der Typisierung der R-Mutanten mit R-spezifischen Phagen wurden die R-Antigene (R-Lipopolysaccharide) isoliert und serologisch und chemisch eingehend charakterisiert. Dabei ergab sich, dab der komplette R-Core yon Arizona mit dem schon eingehend untersuchten SaimonelIa-R-Core identisch ist. Neben den bisher in E. coli aufgefunden R-Core-Typen (colt R t und colt 1~2) wurde mit der R-Mutanten des Serotyps E. colt O t t 1 : K 5 8 ein neuer Core-Typ (colt R3) aufgefundeI1, der auch bet Citrobacter gefunden wurde. Weitere Untersuchungen galten - - in Zusammenarbeit mit Prof. E. N~TER, Buffalo, dem sog. Common Enterobacteriaceen Antigen (CA) vom Kunin-Typ. Es wurde gefunden, dab R-Mutanten yore Colt R t-Typ ein immunogenes CA haben. Bisher war nur der Glattstamm E. colt

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O 14: K 7 mit immunogenem CA bekannt. 0berraschenderweise konnte festgestellt werden, dab das O 14-Antigen eine starke serologische Kreuzreaktion mit den R-Antigenen vom Coli-R l-Typ aufweist.

Immunogene und Haptene Bet Untersuchungen zur Herstellung ki~nstlicher Immunogene und rad$oaktiv markierter Haptene mit Oligosacchariden als determinanten Gruppen land K. HIMMELSPACH weitere Synthesewege, Sic ffihren fiber die aus den reduzierenden Zuckern durch Oxydation zugAnglichen Aldonsiiuren. Solche wurden mit Hilfe yon N.N'-Dicyclohexylcarbodiimid an Tyramin oder an fl(p-Nitrophenyl)-~thylamin gekuppelt. Die Tyramin-Konjugate konnten radiojodiert, die Nitrophenyl~thylamin-I~onjugate reduziert und fiber Azobrficken an Protein gebunden werden. Die frfiher mit der gleichen Zielsetzung entwickelte Flavazol-Technik (Prinzip : l~lberffihrung der Oligosaccharide in t-(mAminophenyl)-flavazole) wurde ausgebaut und zur Herstellung yon IZSJ-markierten Haptenen ffir GleichgewicMsmessungen an Oligosaecharid/Anti-Oligosaccharid-Antik6rper-Systemen herangezogen. Weitere Arbeiten befaBten sich mit der Radiojodierung yon Polysacchariden und yon Lymphozyten. In der gleichen Arbeitsgruppe untersuchte D. HAI~STEIN Wechselwirkungen zwischeu solvatochromen Farbsto[[en aus der Reihe der Pyridiniumphenol-betaine und gegen sie gerichtete Antik6rper. Hierzu wurden zun/ichst Rinder mit FarbstoffEdestin-Konjugaten immunisiert und hochgereinigte Antik6rper aus Serum und Kolostrum isoliert. Ihre Reaktion mit dem solvatochromen Farbstoff ist mit einer Verschiebung der Solvatochromiebande (zwischen 370 und 460 m~z) verbunden, wodurch kinetische Untersuchungen mit Hilfe des Temperatursprungverfahrens nach M. EIGEN erm6glicht wurden. Aus Messungen gemeinsam mit TH. FUNCK (MPI f. physikaiische Chemic, G6ttingen) ergab sich u.a., dab die Bindung des Haptens an den Antik6rper in dem untersuchten System in ether Einschrittreaktion erfolgt. E. RODE hat zusammen mit M. MEYER-DELIUS und C. SOEG weitere Untersuchungen fiber die Immunogenitiit synthetischer Zucker-Polypeptidantigene durchgeffihrt. Mono- und Disaccharide wurden fiber entspr. Seringlykoside an ein nur sehr schwach immunogenes, verzweigtes Polypeptid gebunden. Die meisten untersuchten Zucker waren, im Gegensatz zu aromatischen AminosAuren oder Nukleosiden (M. SELA U. Mitarb.), nicht imstande, die Immunogenit/~t des verzweigten Polypeptids wesentlich zu steigern. I m Zusammenhang mit der Frage der ,,internen" Adjuvanswirkung von Glykolipiden wurden N-Lauroyl-glukosamin-Reste, ebenfaUs ais Seringlykoside, in Zucker-Polypeptidkonjugate eingebaut und dadurch eine deutliche Steigerung der Immunogenit~t erzielt. Reine Polysaccharide zeigen, verglicheii mit Proteinantigenen, sehr oft ein besonderes immunologisches Verhaiten und sind beispielsweise ft~r das Kaninchen im allgemeinen nicht immunogen. Ffir eine Reihe yon Versuchen wurden deshalb Amylose, Dextran und auch Polyvinylalkohol ais Rfickgrat ffir verzweigte Modellantigene verwendet. Nach Einffihren yon Oligotyrosin-Seitenketten erwiesen sieh die resultierenden Konjugate ffir Kaninchen als (sehwach) immunogen. Neben tyros!n-spezifischen Antik6rpern wurden im Fall des DextranDerivates auch dextranspezifische Antik6rper gebildet. Eine tyrosin-spezifische Sekunditrreaktion konnte nicht nur mit den homologen, sondern auch mit heterologen OligotyrosinKonjugaten ausgel6st werden, was darauf hindeutet, dab die Peptidseitenketten Triigerfunktion austiben.

Phagen- Rezeptoren S. STIRM hat einen Satz yon E. coti-Kapsel-Phagen isoliert, um all diesen Modellen die chemischen Grundlagen der Adsorptions-Spezifit/it zu studieren. Die K-Phagen sind ffir eine Reihe der yon JANN u.a. isolierten und analysierten Kapsel-Polysaccharide spezifisch und tragen, wie in Zusammenarbeit mit E. FREUND-MOLBERT festgestellt wurde, keine Schwanzfibern, sondern nur Dornen (,,Spikes"), so dab diese Organellen die zum ]?olysaccharid komplement~ren ProteinStrukturen beinhaiten sollten. Ferner wurde in einigen der F/ille nachgewiesen, dab K-Phagen (analog zur murolytischen Aktivit~t einiger T-Phagen) die FAhigkeit zum enzymatischen Abbau der Polysaccharid-Kapselii haben k6nnen. Aus K-Phageii-Lysaten wurden freie Virusproteine isoliert, welche den gleichen enzymatischen Effekt zeitigen und bet denen es sich vermutlich urn freies ,.Spike"-Material handelt.

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Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

Zellultire Immunreaktionen H. FlscnEI~ hat gemeinsam mit W, Ax, W. F.KR0SMANN, M. L. MATTHXS und zeitweilig M. HOLUB, Prag (als Cast), die Induktion der Antik6rperbildung in der Gewebekultur, speziell auf dem Omentum der Maus, nach Stimulation mit Schaferythrozyten, Peroxydase und Phosphatase wetter analysiert. Dabei wurde die Frage der Makrophagen-Lymphozyten-Interaktion naeh prim~rem und nach sekund~rem Stimulus besonders bearbeitet, ferner wurde geprfift, ob kleine ,,milky spots" als echte Klone anzusehen sind. - - Gemeinsam mit AX, KROSMANN und KASEMIR wurde die thymus-abh~ngige Mesothelproliferation anhand yon thymektomierten und immunsuppressiv behandelten M~usen - - ebenfalls am Modell des M~use-Omentums - - wetter untersucht. - - Mit A x und H. KOREN konnte die Induktion und Vermehrung zytotoxischer, sensibilisierter Lymphozyten spezifiseh gegen bestimmte H 2Antigene der Maus auf allogenem Fibroblastenrasen in vitro durchgefflhrt werden. Der Wirkungsmechanism,t,s yon Im~r wurde von P. G. M U N D E R U. 1V~. M O D O L E L L wetter geklgrt. Endogene Lysophosphatide sind, ebenso wie exogen zugeftihrte, als Stoffe anzusehen, die - - vergleichbar mat den kfillstliehen Adjuvantien - - die I m m u n a n t w o r t gegen bestimmte Anfigene verstiirken. Naeh Untersuchungen yon I. HAUPT geh6rt hierzu auch die immunologisehe Abwehr gegenfiber bestimmten Impftumoren. Die Arbeitsgruppe yon E. FERBER U. K. P~ESCH befaf3te sich, teilweise in Zusammenarbeit mit Ax, KOREN U. D. F. HOELZLWALLAC~I, Boston (als Gast), mit der Isolierung und Reinigung yon Plasmc~membranen verschiedener Zellen sowie mit der biochemischen Analyse der zytotoxischen Wirkung stimulierter Lymphozyten. Sowohl die Stimulierung dureh das pflunzliche Panagglutinin aus Bohnen (PHA) wie auch die spezifisch immunologische Stimulierung wurden ffir diese Versuche als Modell herangezogen. Gemeinsam mit J. KRt3GER wurden Studien fiber den Lysolecithin-Sto/fwechsel in Thymusund Bursa-Lymphozyten des Huhnes abgeschlossen. Mit D. HOELZL-WALLACH U. D, SELLIN sowie E. WEIDEKAMM wurden isolierte Plasmamembranen fluoreszenzspektrophotometrisch mit verschiedenen Fluoreszenzsonden analysiert. Dabei wurden Vergnderungen der Proteinkonformation im Anschlul3 an die Vorbehandlung mit verschiedenen Enzymen beobaehtet. Eine hochempfindliche Methode zur Proteinbestimmung in Membranen wurde ausgearbeitet. Die immungenetischen Arbeiien yon I. ZEISS (~ 1969) wurden yon O. STARK, Prag (als Gast) und E. GONT~ER fortgesetzt. Dureh bestimmte Rfickkreuzungelt wurden kongene Ratteninzuchtst~mlne gezfichtet, die sich in jeweils nur einem H1Allel unterscheiden. Ferner wurden weitere Ratteninzuchtst~mme, so u.a. die yon DRUCKREY entwickelten BDSt~mme und SPI~-St~hnme der Bundesversuchstieranstalt in Hannover (Prof. SPIEGEL) bzgl. ihrer H1-Antigene analysiert.

Naturwissenschaflen

gengeha/t der Zellen konnte so auf t 0 - - 1 2 % der Trockenmasse gesteigert werden. In planmAI3igen Immunisierungsversuchen an Kaninchen wurde die Bildung agglutinierender Antik6rper gegen einzelne Salmonella-O-Antigen[aktoren in quantitativer und zeitlicher Hinsicht verfolgt (mit K. KENNY, Lexinton, USA, als Gast). Es ergab sieh, dal3 die I m m u n a n t w o r t gegen einzelne Faktoren dutch das Vorhandensein anderer O-Antigenfaktoren am gleiehen Antigenmolekfil partiell unterdrflckt sein kann. Typisie-

rungsversuohe an immunchemisch definierten Salmonella-R-I;ormen zeigten, dab die Empfindlichkeit der Mutanten gegenfiber verschiedenen toxischen Chemikalien und Antibiotica graduelle Abstufungen aufweist, die zum R-Chemotyp (Ra-Re) in Korrelation stehen. Die Empfindlichkeits-Unterschiede lassen sich fflr eine Differenzierung der R-Mutanten ausnutzen.

Teratologie GOTTSCHEWSKI, STRASSBURG U. PETERS untersuchten bet der Maus den EinfluB des mfltterlichen Stoffwechsels auf die Kieferanlagen der Foeten. GOTTSCHEWSKI U. BARTELS prfiften dell EinfluI3 einer Aetinomycin-Applikation in der Morphochorese (vor der t. bzw. 2. Furchungsteilnng) auf morphogenetische Entwicklungsvorg~nge. Hier wurden u.a. auch postnatale SpAtsch~den gefunden. Der EinfluI3 exogener Reize auf die Translation wurde in kombinierten in vitro- a n d in vivo-Experimenten geprfift. Teratologische Experimente zur Kl~rung bestimmter Dffferenzierungsprozesse in der Frfihentwicklung fiihrte ZIMMERM&NN a m Goldhamster dutch. ZIMMERMANN U. PETERS untersuehten bet Goldhamster und Meerschweinchen die Entwictdung der Zahnleiste und die Entstehung yon Gaumenspalten. DENKER h a t in Fortsetzung seiner topochemischen und bioehemischen Arbeiten fiber die Fri~hentwioklung des S~ugetierkeimes zungchst verbesserte Methoden zum Nachweis der Phosphorylase im Endometrium des Kaninchens und zum Nachweis und zur Lokalisierung der yore Bieim bet der Implantation im Uterus gebildeten proteolytisehen Enzyme entwickelt. Seine Untersuchungen am Kaninehen, Goldhamster und der Maus dienen der weiteren histo- und biochemischen Bearbeitung der Frfihentwicklung und der Beziehungen zwischen Mutter und Fet.

William G. Kerckhoff-Herzforschungsinstitut der Max-Planck-Gesellschaft z.F.d.W., Bad Nauheim Direktor: Prof. Dr. RUDOLF THAUER. - - Direktoren am Institut: Prof. Dr. E B E R H A R D D O D T und Prof. Dr. R U D O L F I~NEBEL. -- Ausw~irtiges Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. OTTO K. GAUER, Berlin. -- Wissenschaftlich Arbeitende: st~kndig 20, niehtstlindig 2. Ausl~Lndische Gi~ste 7. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 262; 1969, 304.

Colostral-A ntikSrper In weiterer Verfolgung der Untersuehungen fiber die S~kret~iihigkeit der Immunglobutine beim Rind (Arbeitsgruppe D. HAMMER U. ]3. KICKH6t~EN) wurden im Urin neugeborener K~lber 36 h nach Colostrum-Aufnahme in der Hauptsache Proteine mit y-Globulin-Spezifitgt gefunden. Die Isolierung und Charakter/sierung ffihrte zum Naehweis yon Fab- und Fe-Fragmenten. Die aus Urin nach Aufnahme yon antik6rper-haltigem Colostrum isolierten Fab-Fragmente besal3en spezifische Antik6rper-Aktivit~Lt. In Fortsetzung der Untersuehungen fiber Struhtur und Funktion der Immunglobuline des Rindes wurden Immunglobuline verschiedener Klassen auf ihre F~higkeit untersucht, pharmakologsoh aktive Mediatoren freizusetzen. Ober diese Eigensehaft verffigen s~Lmtliehe Subklassen des IgG in mehr oder minder ausgepr~gter Weise, hierbei handelt es sich jedoch um Molekfile, die nur ffir kurze Zeit an Zelloberfl~ehen fixiert werden kSnnen und somit sich wesentlich yore homocytotropen Antik6rper unterscheiden, der nachweislich mindestens auf die Dauer yon 14 Tagen seine anaphylaktisehe Reaktionsffi/ligkeit beibeh~lt. Die Wirkung der durch homoeytotrope Immunglobuline des Rindes freigesetzten Mediatoren l~St sich dutch Antihistaminika oder Bradykinin-Inhibitoren blockieren.

Bakterien-Kultivierung und - Typisierung Es wurden Untersuchungen fiber den Einflufl der Milieube-

dingungen an/ Wachstum und O-A ntigengehalt yon Salmonellen in Submerskulturen durchgeffihrt (S. Se~LECHT). Der O-Anti-

I. Physiologische Abteilung Direktor: Prof. Dr. R U D O L F T H A U E R 1. Temperaturregulation. a) Nerv6se Mechanismen. Die Untersuchungen iiber die Temperaturempfindlichkeit spinaler Neuren mit intrazellnl~ren Mikroelektroden wurden auf das inhibitorische System der c~-Motoneuren ansgedehnt. Bet lokalet Kfihlung wurden Amplitude und I)auer inhibitoriseher postsynaptiseher Potentiale sowohl bet orthodromer als auch bet antidromer Aktivierung vergr613ertbzw. verl~Lngert,d.h. die postsynaptische H e m m u n g wurde verst~irkt. Erw~irmung hatte den umgekehrten Effekt (PIERAU, SPAAN, ~r Die Impulsrate yon kleinen Interneuren und Renshaw-Zellen n a h m bet Kfihlung ab und bet W ~ r m u n g zu, so da[3 die Temperaturwirkung auf die postsynaptische H e m m u n g yon 0c-Motoneuren nicht auf die Aktivit~its~inderung hemmender Interneuren zurfickgeffihrt werden kann. Wie beim excitatorischen System dfirften auch die temperaturabh'~ngigen Anderungen der inhibitorisehen Meehanismen im wesentliehen auf d e m direkien Einflul3 der Temperatur auf Membranpotential und Membranwiderstand der Zellen beruhen (PIERAU, SPAAN, GOLDA). D a inhibitorisehe und exeitatorisehe postsynaptisehe Potentiale bet Tempera• gleichsinnig veriindert wurden, wird vermutet, daI3 Zahl und Lokalisation der jeweiligen synaptisehen Verknfipfungen neben den offensichtlieh yon der Zellgr613e abhiingigen ~-nderungen der Membranelgenschaften fflr die Erregbarkeits~Lnderung spinaler Neuren verantwortlich sind.

57. Jg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft 1968--t969

Es war bekannt, dab neben der Erregbarkeitssteigerung der spinalen a-Motoneuren ihre Entladnngsfrequenz in vielen Fiillen schon dureh relativ geringe Temperatursenkung vermindert werden kann. Neue Versuche zeigten, dal3 diese Frequenzverminderung dutch eine verst~krkte rekurrente Hemmung bedingt sein kann (RAy, KLIJSSMAI~N). Zur Analyse des KZiltezitterns wurde die Abh~ngigkeit der Frequenz des K~ltezitterns yon der K6rpergr6Be untersucht. Es ergab sich, dab die mittlere Zitterfrequenz ether Tierart um so h6her liegt, je geringer ihr K6rpergewicht ist (M~use 36/sec, Hunde t2/see). Die Abh~ngigkeit der mittleren Zitterfrequenz yore mittleren I~6rpergewieht lieB sich am besten dutch eine Hyperbel beschreiben. Mit abnehmender K6rpertemperatur nahm die mittlere Frequenz des K~ltezitterus ab. Belastung oder Dehnung des zitternden Muskels hatten nur geringe ~nderungen der Zitterfrequenz zur Folge. Messungen der Reflexzeit bet Katzen und Meerschweinchen deuten darauI bin, dab die mittlere Zitterfrequenz einer Tierart yon der mittleren spontanen Entladungsrate ihrer Motoneuren bestimmt wird, die yon der Gr6Be der Tierart abh~ngt (S1,AAN, KLI~SS~AN~r Die Untersuchungen fiber spinale Eigenleistungen bet der Temperaturregulation wurden auf den vegetativ-vasomotorischen Meehanismus der Hautdurchblutungsregulation ausgedehnt. Bet chrouiseh spinalisierten t t u u d e n wurde nachgewiesen, dab mit zunehmendem Abstand vom Zeitpunkt der Rfickenmarkdurchtrennung die Fi~higkeit wiederkehrte, spinale - - und in beschr~nktem Um~ang periphere - - Kiiltereize mit ether tlaut-Vasokonstriktion zu beantworten (WAL-

TH~ER, SIMON, JI~SSEN). Die afferente Beeinflussung des supraspinalen Zentralnervensystems dutch spinale Temperaturreize, auf die Befunde aus Irfiheren Untersuchungen bereits hingewiesen batten, wurde an narkofisierten Kanineben vor und nach Aussehaltung cortikaler und diencephaler Hirnabsehnitte untersucht. Die ~ n d e r u n g der Atemfrequenz bet thermischer Reizung des ]Rfickenmarkes wurde dutch die Decortieation nieht beeinfluBt, verschwand jedoch naeh Decerebrierung. Daraus ist zu schliegen, dab die Beeinflussung des thermoregulatorischen Stellgliedes der respiratorischen Warmeabgabe durch spinale Temperaturreize fiber Afferenzen erfolgt, deren Aktivitlit im Zwischenhirn (Hypothalamus) verarbeitet wird (KoSAKA, SIMON, THAUER, WALTHm~). - - Die zusatzliehe Ableitung des Elelvtroencephalogrammes bet den intakten Tieren dieser Versuehsreihe h a t t e wetter gezeigt, dab eine Sfimulierung des reticul~iren aktivierenden Systems des Hirnstammes sowohl dutch spinale W~rmereize als auch dutch K~ltereize erfolgte. J e t z t wurde untersucht, ob es neben der bereits bekannten Aktivierung ascendierender spinaler Neurone bet Rfickenmarkw~rmung aueh bet Kfihlung zu einer Aktivierung aufsteigender Neurone kommt. Mikroableitungen aus dem Halsmark bet narkofisierten I4atzen ergaben, dag derartige, durch Kiiltereizung des thorakalen und lumbosakralen Rfickenmarkes aktivierbare ascendierende Neurone im Vorderseitenstrang des Rfickenmarkes verlaufen (SIMON, IRIKI). Der kombinierte EiniluB der beiden bisher bekannten thermosensiblen Strukturen des I K S r p e r i n n e r e n - Hypothalamus und Rfiekenmark - - auf die H6he der W~irmeprodukfion wurde an intakten, wachen Hunden untersucht. Isolierte Temperatursenkungen yon ]Rfickenmark und Hypothalamus 16sten unterhalb einer Schwelle, deren H6he yon der Umgebungstemperatur abh~ingig war, lineare Steigerungen der W~irmeproduktion aus. Sehwelle und Steilheit dieser Reaktion ergaben ffir 1Rfiekenmark und Hypothalamus ann~ihernd gleiehe Werte. Ffir gleichzeitige K f i h h n g e n beider Areale wurden eine h6here Schwellentemperatur und ein steilerer Anstieg der W~irmeproduktion gelunden. Kombinierte Kfihlungen yon Rflckenmark und Hypothalamus fiihrten darnit zu Steigerungen der W~irmeproduktion, die der Summe der bet isolierter Kfihlung ifir jedes der beiden Areale gefundenen Werte entsprachen. Bet gegenl~ufigen Temperatur~nderungen yon Rfickenmark und Hypothalamus wurden Schwellentemperatur und Anstieg der W~rmeproduktion gesenkt. Die Ergebnisse ftihren zu dem Sehlul3, dab die thermoseusltiven Strukturen yon Rfickenmark und Hypothalamus parallele, gleichwertige Kerntemperaturffihler eines gemeinsamen Reglers darstellen (JEss~N).

b) Kreislaufreaktionen. Untersuchungen an narkotisierten Hunden und Katzen b a t t e n ergeben, dab es bet intakter Kreislaufregulation w~hrend spinaler Hypothermie zu h~modynamisch n u t unbedeutenden J~nderungen des Gesamtkreis-

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laufs bzw. zu einer nur geringen Steigerung der Aktivit~it im cervikalen Sympathikus kam, obwohl der spinale K~iltereiz nach Ausschaltung der reflektorischen Selbststeuerung des Kreislaufs zu maximaler Aktivierung der vasomotorischen Efferenzen ffihrte. Ein prinzipiell gleicher t3efund ergab sich ffir den spinalen W~rmereiz. Nach Ausschaltung der Pressorezeptoren bewirkten bereits geringe Temperatursteigerungen des Rfickenmarkes einen Blutdruckanstieg; bet intakter Kreislaufregulation t r a t dieser Anstieg erst bet hohen, an der Schmerzgrenze liegenden Temperaturen auf (KuLLMANN, JESS~N, SIMON). - - Diese weitgehende Kompensation der allgemeinen Kreislaufwirkungen spinaler Temperaturreize bet gleichzeitigen, ausgepfiigten cutanen Durchblutungs~inderungen weckte Zweifel an der Auifassung, dab thermoregulatorische Durehblutungs,inderungen in der H a u t beim intakten Tier die Folge uniformer, das gesamte vasomotorische System betreffender Aktivitiits~nderungen der vegetativen Efferenzen sein k6nnten, die Iediglieh infolge der dichteren Innervafion bevorzugt die Hautgef/ifle beeinfiussen. Die Untersuchung der h~imodynamischen J~nderungen in funktionell untersehiedlichen Gef~Babsehnitten wghrend spinaler thermiseher Reizung beim Hund ergab, dab sowohl W~rmung wie Kfihlung des Rfickenmarkes zu gegensinnigen Durchblutungs~inderungen in dem Gef~iBbett einer akralen Hautpartie (Pfote) und im Gef~itlbert des Darmes ffihrten (KULLMANN, SCHONUNG, SIMON). Das lieB sich weder mit einer uniformen Reaktion des vasomotorischen Systems noch mit humoralen Einflfissen zufriedenstellend erldiiren, so dab eine zentral vermittelte, differenzierte Antwort der entsprechenden vasomotorischen Efferenzeu auI den spinalen Temperaturreiz angenommen werden mu/3te. - - Diese Annahme wurde an Katzen und Kaninchen durch direkte Registrierungen der Aktivit~t sympathischer EHerenzen zur H a u t (Ohr) und zu den visceralen Organen (Darm, Milz, Herz) geprtift. Thermische Reizung des Rfickenmarkes ergab, dab in Eflerenzen zur H a u t die elektrische Aktivit~t wSJarend Wiirmung ab- und w~hrend Kfihlung zunahm, wobei in den visceralen Efferenzen gleichzeitig die entgegengesetzten Aktivitiitsgnderungen auftraten (WALTHER, IRII~I, SIMON). Eine differenzierte Innervation yon Organen unterschiedlicher Funktion dutch das sympathisch vegetative System konnte somit ifir den Tall der thermoregulatorischen vasomotorisehen Antwort auf einen spezifischen zentralen Temperaturreiz gesichert werden. c) Neue Untersuchungen fiber die Perspiratio insensibilis des Menschen (HEm~D, OPPERMANN) prfiften den Einflug yon Wasserimbibitionen auI den Wasserdampfdiffusionswiderstand der Epidermis: Kurzzeitige ]3Ader (weniger als t 0 m i n ) zeigten keine Wirkung. L~ngerdauernde ]3~der verringerten den Diffusionsvdderstand: Bet einer Badedauer yon t~iglieh I h sank der Diffusionswiderstand in 10 Tagen auf die t t N f t e des Normalwertes, um naeh Absetzen der Wasserimbibitionen nach ca. t4 Tagen seinen Ausgangswert wieder zu erreichen. Dieser Anstieg l~Bt deutlich getrennte Phasen verschiedenartiger Regenerationsvorgiinge erkennen, die mit jenen zu vergleichen sind, die man nach Tesafilmabrissen des Stratum corneum beobachtet.

d) Bekleidungsphysiologie.

Zur Schweigverdunstung des beldeideten Menschen wurden Arbeitsversuehe mit unterschiedlicher Isolation bet Temperaturen yon --20 his + 4 0 C ~ durchgeffihrt. Dabei ergab sieh, dab die maximal m6gliche Schweigverdunstung im Gegensatz zum Unbekleideten bet etwa 15 bis 20 ~ ein Maximum durchlauft. Die Lage dieses Maximums ist auffallend konstant. Bet 15 bis 20 ~ und ether Kleidung yon I his I, 5 clo existieren ffir Menschen Umweltbedingungen, bet denen eine optimale thermische Anpassung bet k6rperlieher Ruhe mit einer maximalen Verdampfungskapazit~t bet Axbeit gekoppelt ist (BEHMANN).

2. Atmung. An waehen Hunden wurden bet Indifferenztemperatur und bet ether Umgebungstemperatur yon 36 ~ der arterielle CO2-Druck , das p H und die Biearbonat-IKonzentration im arteriellen Blur uud im Liquor cerebrospinalis gemessen. I m Liquor liegen der CO2-Druck und die BiearbonatKonzentrafion sowohl bet normaler wie bet erh6hter Umgebungstemperatur hSher als im arteriellen Blur, w~hrend umgekehrt das p H im Liquor stets tiefer liegt. Die bet maximalem Hecheln zu beobaehtende respiratorische Alkalose manilestierte sich sowohl im ]Blur wie im Liquor. Der beim ttecheln wirksame zus~itzliche Atemantrieb kann demnach nicht durch eine maskierte Azidose des Liquor erkl~irt werden (PLEsCHKA, USmGER).

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Max-Planck- Gesellschait 1968--1969

In Fortsetzung der Untersuchungen fiber den Blutgastransport beim Kalzenhai wurde an der Zoologischen Station ill Neapel durch die direkte optische Bestimmung yon Os-Dissoziationskurven im physiologischen COs-Druckbereich von 2 - - 7 Torr ein Bohreffekt nachgewiesen, der quantitativ etwa dem beim Warmblfiter auftretenden entspraeh. Ein danach ebenfalls zu erwartender Haldane-Effekt liel3 sich nicht nachweisen. Ffir die Verteilung der Chlorid-Ionen zwisehen Erythrozyten und Plasma konnte ein deutlicher EinfluB des COs-Druckes naehgewiesen werden. Daraus wurde geschlossen, dab sich der Blutgastransport beim Katzenhai nur quantitativ von dem des Warmblfiters unterseheidet (PLESCHKA, ALBERS, SPAICR). Auch wurde die L6slichkeit ffir COs im Plasma des KatzenhMs bet mehreren Temperaturen bestimmt, wobei sieh fiberraschenderweise nur ein geringer Unterschied zur L6slichkeit im menschlichen Plasma land (PLESCHKA). Bet Untersuchungen fiber den TemperatureinfluB auI den S~ure-Basen-Status beim "vVarmblfiter wurde die AbhAngigkeit des intrazellul~ren p H yon COs-Druek und Temperatur mit Hilfe der DMO-Methode geprfift. Es konnten das GesamtCO~ und die Pufferkapazit~t ffir den intrazellul~ren und den extrazelhlgren R a n m berechnet werden. Etwa 55 % des gesamten CO s und des Bicarbonats fanden sich im Intrazellul~rraum. Die PufferkapazitAt war mit t 5 slyke wesentlich kleiner Ms die des ExtrazellulArraumes. An der Gesamtpufferung war abet der Intrazellul~rraum wegen seines erheblieh gr6geren Volumens mit ann~hernd 66 % beteiligt. Ffir den TemperatureinfluB auf das intrazellul~re p H fand sich mit ca. --0,03 ptt/~ ein doppelt so hoher W e f t wie im Blnt. Da dieser Temperatureffekt nicht mit der Ionisierungswgrme der bekannten Puffersysteme zu erklAren ist, wurde gefolgert, dab die Temperatur aueh die Konzentration der intrazellul~ren Puffersubstanzen beeinfluBt (ALBERS, USlNGER, SPAICH)/

8. Biostatistih. Bet mathematisch-statistischen Untersuehungen wurden exakte Grenzen ffir die standardisierten Erwartungswerte yon Ranggr6Bendifferenzen und Ergebnisse, die die gemeinsame kombinatorische Grundlage verschiedener statistischer Verfahren betreffen, gewonnen (LUDWIG). - - Bet der Bearbeitung yon Fragen der Gerichtsmedizin wurde die Weehselwirkung yon Alkohol und Rauchen und yon Alkohol und Schlafentzug untersucht. Die Auswertung zeigt eine Resorptionsverlangsamung unter Nikotin und h6here alkoholbedingte Leistungseinbuge nachts. Ffir andere mathematische und statistisctxe Probleme aus Physiologie und Kardiologie wurden Tischeomputerprogramme erstellt und angewandt

(D~ETz). II. Physiologische Abteilung Direktor: Prof. Dr. EBERHARD DODT

1. t~hysiologie des Pinealorgans. Das strukturell hoch differenzierte ParietMauge der Eideehse entwickelte auf Lichtreize nerv6se Impulse und langsame Potentiale, wobei kurzwelliges Licht (~ max 460 nm) eine hemmende, l~ngerwelliges Licht (~max 530nm) eine erregende Wirkung auf die Impulsaussendung bewirkte. Die Richtung der langsamen Potentiale war ebenfalls wellenlgngenspezifisch. Die Intensit~tsschwelle der nerv6sen Antwort lag im Bereich des Tagessehens. - Neben dem Parietalauge ist auch die Epiphysis cerebri lichtempfindlich. Hier zeigte sich die Wirkung des Lichts unabh~ngig yon seiner Wellenl~nge stets in einer H e m m u n g der nerv6sen Impulse; die Intensit~tsschwelle lag im Bereich des Tagessehens, infolge der vorgelagerten Gewebe war sie unter natfirlichen Beleuchtungsverh~ltnissen etwa t 0mal h6her Ms beim ParietMauge. - - Versuche, mit Hilfe yon Mikroelektroden eine direkte Lichtempfindlichkeit der Epiphyse bet V6geln (Taube, Sperling) nachzuweisen, zeigten ein negatives Ergebnis (DoDT, HAMASAKI, MORITA, SCHERER).

9. Netzhau@hysiologie. a) Vergleichende Physiologie. Mit der Methode der konstanten Antwort im Elektroretinogramm wurde das adaptive Verhalten, die Spektralsensitivit~t und das Verhalten bet iterativer Lichtreizung des Hnndeauges untersucht. - - Die nach lichtstarker ttelIadaptation bestimmte Schwellensenkung wghrend Dunkeladaptation zeigt einen exponentiellen Verlauf und ist ffir die negativen Potentiale naeh 15 min, ffir die b-Welle nach knapp I h beendet. Die bet elektronischer Mittelung gemessene Schwelte des Hundeauges entsprieht den frfiher bet anderen d~mmerungsaktiven Tieren erhaltenen Schwellenwerten. - - Bis zu einer adaptiven Beleuchtung yon I0 cd/m ~ folgte die Spektralsensitivit~t des Hundeauges der Sehpurpurabsorptionskurve, bet h6herer

Naturwissenschaflen

adaptiver Beleuchtung wurde eine Purkinje-Verschiebung bis 562 nm beobachtet. - - Auf iterative Lichtreize wurden bis zu einer adaptiven Beleuehtung von t0 cd/m s langsame skotopisehe Pofentiale mit einer Flimmerverschmelzungsfrequenz bis zu 10 Hz beobachtet, bet h6heren Leuchtdichten IieBen sich schnelle photopisehe Potentiale mit einer Versehmelzungsfrequenz bis 60 Hz erkennen (SCHMIDT).

b) Photopigmente. Der Rhodopsingehalt der Purpurstiibchen in der isolierten Froschnetzhaut wurde durch Bleichung vermindert. Bet Bleichung yon 35 % des Pigments sank der maximale Absorptionsgrad der Rezeptoren yon 80 auf 65 %. In diesem Bereich ~nderte sich die skotopische Empfindlichkeit einzelner retinaler Ganglienzellen proportional dem Absorptionsgrad, soweit durch die 1Reizung keine nerv6sen Hemmungsvorglinge ausgel6st wurden. Der Befund entspricht einer rein photochemiseh bedingten Empfindlichkeitsgnderung der Netzhaut; Regeneration gebleichten Rhodopsins wurde nicht beobachtet (BAUMANN, SCHEIBNER). Andere Versuche zeigten jedoch auch in der isolierten Netzhaut eine Regeneration yon 1Rhodopsin. Quelle des regenerierten Pigments war I t-cis-Retinal, dessen Photoisomerisation durch kurzwelliges Licht Voraussetzung der Regeneration ist (BAuMANN).

C) Pupille. Die mit Hilfe der Infrarot-Reflexphotometrie bestimmte iReizschwelle des Pupillenlichtreflexes wurde zur Prfifung der 6rtlichen und riiumliehen Netzhauterregbarkeit beim Menschen verwandt. RAumlich ergab sich bet peripherer Reizung eine - - vergliehen mit der sensorischen Schwelle - gr6Bere Summation ffir den PupillenlichtreIlex, wobei bis zu einer Feldgr6Be yon 30 ~ die Reizschwelle der Fl~che, bet gr613eren Feldern dem Durchmesser der Reizmarke proportional war. Bet Feldgr6Ben yon mehr Ms 30 ~ und bet Reizung der Fovea eentralis n~herte sich die pupillo-motorische Sehwelle der sensorischen SchweUe. Bet Prfifung der 6rtlichen Netzhauterregbarkeit folgte die pupillomotorische Schwelle der sensorischen Schwelle nut quMitativ. Quantitaffy wurde bet Verwendung Meiner Reizmarken die pupillomotorische Schwelle des Tagesapparates begfinstigt, so dab bet perimetrischer Bestimmung der Erregbarkeit des Pupillenlichtreflexes eine andere iReizschwellenverteilung resultiert als bet sensorischer Prfifung (ALExANDRIDIS, DODT).

d) Klinische Physiologie. Eine total farbenblinde Versuchsperson (St~bchenmonochromasie) zeigte elektroretinographisch bet Steigerung der Adaptationsleuchtdichte einen Obergang yon skotopischen zu photopischen Potentialformen, die intermittierender Belichtung nut his zu ether Frequenz yon 17 Reizen/sec folgten. Bestimmung der Spektralsensitivit~t ergab keine Purkinje-Verschiebung. Die Aufzeiehnung der Pupillenbewegung und der Pupillenfl~che zeigte bet der Patientin im skotopischen Leuchtdichtebereieh ein normales Verhalten, bet h6heren Adaptationsleuehtdichten war eine Pupillenverengung nieht ausl6sbar. Hier betrug die Pupillenfl~che nut etwa die H~lfte jener augengesunder Versuehspersonen. Die Vergr6Berung der Pupillenfl~che der Patientin war w~hrend Dunkeladaptation um ein mehrfaches gegenfiber der Norm verz6gert (ALExANDRIDIS, DODT, VAN LITH,

SCHmDT). e) Durchblutung. Mit Hilfe eines Ultropak-Dunkelfeld-AuflichtilIuminators wurde die Extinktionsknrve der Aderhaut beim Albinokaninchen mikroskop-photometrisch bestimmt. Ans den bet Drosselung der Augendurehblutung durch Erh6hung des Augeninnendrucks, den bet Abklemmung der A. carofis sowie bet Senkung der Hb-Konzentration dutch Austausch gegen eiweil3haltige Blutersatzl6sung erhaltenen MeBwerten wurde eine mittlere Aderhautschichtdicke yon 36,34 ~z 3,84 ~ errechnet (PEREGRIN, DODT, MAL~SSA).

[) Farbsehen. Die Methode der Snbstitutions-Farbmessung wurde auf das Tierexperiment fibertragen. An der Froschretina lieBen sich bet Ableitung yon einzelnen Ganglienzellen wenigstens zwei voneinander unabh~ngige photopische (mesopische) Mechanismen nachweisen, deren Eigenschaften ffir die Verarbeitung yon Farbreizen geeignet erscheinen (ScHEIBNER, BAUMANN). - - Auf dem Gebiet des gest6rten Farbensehens wurde eine verbandstheoretische Klassifikation der verschiedenen Typen get Farbblindheit entwickelt, die nut yon der Operation des vollst~ndigen Farbabgleichs Gebrauch macht. Der hisher nur im ttahmen des technischen Fernsehens definierte Begriff der Chrominanx wurde in verallgemeinerter Form in die Farblehre eingeffihrt; seine grundlegende Bedeutung ffir die Wahrnehmung yon K6rperfarben wurde nachgewiesen (ScHEIBNER).

57. Jg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft t 968--t969

KardiologischeAbteilung Direktor: Prof. Dr. RUDOLF KNEBEL

1. Htimodynamische Probleme. Die w~hrend einer Herzkatheterisierung durchgeftihrten ergometrischeii Belastungsversuche ergaben, dab sich bei Anwendung einer submaximalen gewichtsbezogenen Belastung yon t Watt/kg normalerweise die Herzfrequenz auf einen konstanten Sollwert yon t20 P/rain und das Herzzeitvolumen auI einen konstanten Weft yon t2,5 L/mill einstellen: Der O2-Verbraueh, die CO2-Ausscheidung and das Atemminutenvolumen lassen sieh hierbei in Form yon linearen Regressionsgleichungen darstellem Bei gleichzeitiger Messung der Druckverhiiltnisse im rechten Herzen und im Lungenkreislauf sowie im arteriellen System des K6rperkreislaufs konnten die Sollwerte direkt gewonnener Herz- und Kreislaufgr6gen w/ihrend gewichtsbezogener submaximaler Belastung erbracht werden (BECK). Unter Zugrundelegung dieser Sollwerte konnten die haemodynamischen Ver~nderungen infolge einer kardialen Insuffizienz vor und nach Herzoperationen objektiv erfaBt werden, wobei auch die Druckverh~Lltnisse in den zentralen Venen milreis Punktioii der Vena anonyma w~hrend gewichtsbezogener submaximaler Belastung untersucht wurden (BECK, KNEBEL und SCHLEPPER). Die Methode der quantitativen Bestimmung des Regurgitationsvolnmens bei Mitralinsuffizienz mit dem radioaktiven Isotop SaKrypton wurde erneut modifiziert. Bei gleichzeitiger Messung des Bruckablaufs im linken Ventrikel und im linken Vorhof konnte neben der Gr6Be des Regurgitationsvolumens auch der Grad einer gegebenenfalls bestehenden Mitralstenose quantitativ angegeben werden (KNEBEL und WEICHERT). 9. Kreislau/diagnostische Probleme. Die bei koronaren Burchblutuiigsst6rungen auftretenden VerAnderungen der Repolarisation und deren pharmakologische Beeinfiussung mit koronarwirksamen Substanzen kommen vektorkardiographisch weitaus empfindlicher zur Darstellung als elektrokardiographisch, wenn man die gleichzeitig aufgenommenen korrigierten Ableitungen nach dem Yerfahren yon McFee mit Hilfe des Computers in bezug aui die Yer&nderungen des Momentanvektors hinsichtlich Gr613e und Riehtung errechnet und graphisch r¨ich-zeitlich darstellt (K~EBEL). Elektrokardiographische Untersuchungen bei Herzrhythmusst6rungen unter der ~Virkung eines im Herzen eingebauten Sehrittmaehers ergaben neue Gesichtspunkte fiber die Pathophysiologic des Umkehrrhythmus (FERRES und SCHLEPPER). Die seltene Nhythmusst6rung in Form eines Ersatz-Normalschlag-Bigeminus konnte bezfiglich ihres Entstehungsmechanismus elektrokaxdiographisch gekl&rt werden (DERRO, FERRES und SCHLEPPER).

Max-Planck-Institut

ffir

Kernphysik, Heidelberg

Direktorenkollegium: Prof. Dr. WOLFGANG GENTNER, Gesch~ftsffihrender Direktor; Prof. Dr. ULRICH SCHMIDT-ROHR, P r o f . Dr. HANS ARWED WEIDENMI~LLER,Prof. Dr. J0sEF ZAHRINGER (gest. am 22. Juli t970). - - Ausw~rtige Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. RtJI)OLF FLEISCHMANN, Erlangen; Prof. Dr. OTTO HAXEL, Kaxlsruhe; Prof. Dr. HANS J. D. JENSEN, Heidelberg; Prof. Dr. HEINZ MAIER-LEIBNITZ, Mfinchen; Prof. Dr. THEOI)0R MAYER-I(ucKuIq Bonn; Prof. Dr. CHRlSTOPH SCHMELZKK, H e i d e l b e r g . - Wissenschaftlich Arbeitende: stitndig 65, nichtstgndig I l 0. Austgndische G~iste: 27, inliindisehe G~ste: 16. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 266; 1969, 309. Im Mittelpunkt der Arbeiten fiber die Kernstruktur standen neben den Untersuchungen yon Nachbarkernen des doppelt magischen 2~ ausgedehnte MeBreihen zur Kl~rung der Struktur, der lp, der 2s-ld- und der [-p-Schale. I m Bereich der Blei-Kerne wurde durch das Studium yon Analogresonanzen und Einteilchentransferreaktionen sowie durch Gammaspektroskopie mit Ge-Z~ihlern die Systematik tier Neutroneii und Protonen-Eiiiteilchenzust~nde aufgeklXrt. Neu aufgenommen wurde die Uiitersuehung der Spaltisomere, die IIeue Erkenntnisse fiber den Mechanismus der Kernspaltung und die F o r m des Keriipotentials verspricht. Dutch lfickenloses Studium der angeregten Zust~nde der Keriie um 4~ mit Einteilchen- und Zweiteflchentransferreaktionen konnte die Struktur der [-p-Schale und der ds/2-

615

Schale in diesem Bereich im einzelnen analysiert werden. Mit (a,~), (a,cr und (SHe,~)-Reaktionen lieBen sieh in einigen Kernen in der Umgebung yon 4~ a-Cluster-Strukturen naehweisen. Die Struktur der 1-p-Schale und der unteren s-dSehale wurde haupts~chlieh dureh Transfer-Reaktionen mit schweren Ionen untersucht. Dabei lieferten die a-Transferreaktionen neue Informationen fiber 4-Teilchen-4-Loehzust~nde. Mit Hilfe yon hochaufl6senden Gamma-Spektrometern konnten aus der Linienforrn der doppler-verbreiterten GammaLinien und der Winkelverteilung unelasfiseh gestreuter Ionen Lebensdauern angeregter Zust~nde und Quadrupoldeformationen yon s-d-Kernen bestimmt werden: Die experimentelle Ausstattung des Emperor-Tandem-Beschleunigers wurde dureh Inbetriebnahme einer on-line-Rechenanlage und eines Vielspaltmagnetspektrographen wesentlich erweitert. M i t d e r Entwieklung des neuen Q3D-Systems ffir den Pr~zisionsmagnetspektrographen im Institut konnte die Genauigkeit und Liehtst~rke des Schlitzpolsystems um einen betrAchtlichen Faktor verbessert werden. Die Untersuchungen ffir den Ladungswechselbeschleuniger lieferten Ergebnisse fiber Magnetfeldkonfigurationen und Umladungsquerschnitte, die yon allgemeinem beschleunigerphysikalischen Interesse sind. Die Arbeiten am Heidelberger Zyklotron waren ganz auf I~ernreaktionen mit mehr als zwei Teilchen im Ausgangskanal konzentriert. Bei (cr konnte unerwartet quasielastische r162 nachgewiesen werden. Untersuehungen yon (d, 3I-Ie)-Reaktionen am Karlsruher Isochronzyklotron mit 52 MeV Deuteronen an den meisten s-d- und /-p-Schalenkernen lieferten die Systematik der Separationsenergien yon Protonen in inneren Schalen. Einige Separationsenergien sind wesentlich kleiner Ms anf Grund ungenauer (p,2p)-Experimente vermutet worden war. Das hohe Aufl6sungsverm6gen des ~/21/~-Beta-Spektrometers erm6glichte das Studium der inneren l~onversion an ~ul~eren Atomsehalen. Es konnten auch an den N- und 0-Untersehalen die Kernstruktureffekte nachgewiesen werden. Da in der Literatur nur Konversionskoeffizienten fflr K-, L- and M Schalen berechnet und tabelliert waren, wurden ffir die ersten fiinf N-Unterschalen nicht-relativistische Koeffizienten berechnet. Die endliehe Kernausdehnung wurde berficksichtigt, ebenso die Abschirmung des t;ernfeldes durch die Hfillenelektronen. Analytische Konversionskoeffizienten unter Bert~cksichtigung einer Approximation ffir die Kernausdehnung uud die Absehirmung der Elektronen wurden berechnet und tabelliert fflr die N~--NT, Ox--07, P1--P~ und Q1-Unterschalen. An Mondproben aus dem Mare Tranquillitatis (Apollo 11) w-arden die Zusammensetzung und Verteilung des Sonnenwindes, das Alter und die Bestrahlungsgeschichte der Mondoberfl~che, EinschlS,ge von Mikrometeoriten und Hgufigkeiten einiger Spurenelemente ermittelt. Mineralogische Untersuehungen nnd chemische Analysen m i t d e r Mikrosonde ffihrten zur AufIindung yon zwei neuen und von mehrerei1 in der Paragenese sehr interessanten lVIineralen im Mondmaterial. Edelgas- und Radioaktivit~tsmessungen an Stein- und Eisenmeteoriten wurden systematisch weitergeffihrt und damit die Statistik der Entstehungs- und Bestrahlungsalter dieser K6rper verbessert. Chemische Analysen yon Meteoriten, insbesondere yon Spurenelementen mit Hilfe der Neutronenaktivierung, wurden fortgeffihrt. Eine Vielzahl y o n Meteoriten wurde auf ihren Mineralbestand untersucht, wobei erstmals Chromit-Chondren gefunden wurden. Kin neuer Typ yon Steinmeteoriten, ein sogen. Bronzitachondrit, wnrde entdeckt (PEcKXLSHEIM,FALL 1953). Das ill den Jahren 1966--67 aufgebaute Meteoritenortungssystem registrierte in der NiChe yon Passau erstmals genaue Bahndaten fiber den Fall eines Meteoriten aus dem Asteroidengi~rtel. Trotz intensiver Suche konnte der Meteorit bis heute nicht gefunden werden.

Blasen in Teklitgliisern wurden gaschromatographisch und massenspektrometrisch auf Gasgehalte untersucht. Der Nachweis atmosph~rischer Gase best~tigt den irdischen Ursprung dieser Gl~ser und widerlegt die Hypothese, dab Tektite auf der Moiidoberfliiche eiitstanden sind. Die Spaltspurenmelhode wurde zur Datierung zahlreicher Gigset und Minerale verwendet, ttierbei wurden auch m e t h o dische Ergebnisse fiber die spezifisehen Ver~Liideruiigen der Spuren bei thermischer Beanspruehung sowie fiber die Spurenbildung in Abh~ngigkeit yon Ladung und Energie der Ioneii gewonnen.

6t6

Max-Planck- Gesellschaft 1968--t969

Die Existenz des doppelten Betazerfalles konnte endgiiltig sichergestellt werden. Neben dem Zerfall des la~ ( T ] / 2 = 10m.31a) konnte n u n auch der doppelte Betazerfall des ~2Se (T1/2 ~ 102~ massenspektrometrisch nachgewiesen werden. Daraus folgt, dab in der schwachen Wechselwirkung die Leptonen bis zu 99,9% erhalten bleiben. Mit HiKe von Raketen wurde im R a h m e n der E S R O und in deutsch-norwegiseher Zusammenarbeit die Messung der Ionenzusammensetzung in der D- und E-Schicht der IonospMire mit Massenspektrometeru erfolgreich fortgeffihrt. Die Untersuchungen a n kosmischem S/aub wurden durch zwei weitere Sammelexperimente erg~nzt. Bet einer H6he yon 60 k m konnten Staubteilchen gesammelt und im Laboratorium analysiert werden. Die Teilchen sind inl I)urchmesser kleiner als 0,3 ~ m u n d bestiitigen die Vorstellungen fiber die Abbremsung kleiner Partikel in der irdischen Atmosphlire. Zwei Satellitenexperimente (ffir H E O S A 2 und Sonnensonde) wurden zum Nachweis u n d zur Analyse yon kosmischem Staub entwickelt u n d zur Fertigung a n die Industrie vergeben. - I m Zusammenhang m i t der Untersuchung yon Mondmaterie wurden Einschlagskrater bis h e r a b zu 0,5 tim Durchmesser identifiziert. Ein Simulierungsprogramm durch BeschuB geeigneter Targetmaterialien m i t kleinen Teilchen mit HiKe eines Staubbeschleunigers wurde in Angriff genommen. I n der AuBenstelle Freiburg-Schauinsland des Instituts wurde die Dauerregistrierung der kosmischen Strahlung fortgeffihrt. Bei der Untersuchung der radioaktiven Aerosole der Atmosphi~re k o n n t e n Isotope nachgewiesen werden, die sehr wahrscheinlich bet den chinesischen Kernwaffenversuchen erzeugt wurden. Eine Gruppe des Instituts war a n E x p e r i m e n t e n m i t ~- u n d ~-mesonischen Atomen am CERN- Synchrozyldotron betefligt. Bet einer groi~en Zahl yon Elementen wurden jeweils Energie, Linienbreite u n d Intensit~t ~-mesonischer tJberg~inge gemessen. Die l%esultate dienten zur Kl~rung der Pion-Nukleon-Wechselwirkung u n d der Pion-Absorption an Nukleonenpaaren. Die Messung der Intensit~tsverh~Itnisse mesonischer R6ntgenlinien a n Etementen in verschiedener chemischer oder physikalischer Form diente der Untersuchung des Kaskadenprozesses. An geeigneten myonischen Ubergangen wurde die Vakuumpolarisation auf 1% genau gemessen und damit eine Aussage der Quantenelektrodynamik getestet. Am CERN ProtonenSynchrotron wurde ein niederenergetischer K-Mesonenstrahl aufgebaut, a n dem Experimente m i t gestoppten K-lViesonen durchgeffihrt werden. Zur l~Iessung yon Q-Werten kurzlebiger, betainstabiler Isotope, die m i t dem on-line Massenseparator bet I S O L D E erzeugt werden, wurde ein Szintillationsspektrometer gebaut. Neben on-line Spektroskopie bietet I S O L D E die M6glichkeit, lgngerlebige massenseparierte Isotope, die sonst sehwer zug~nglich sind, off-line zu untersuchen. Nach der Methode verzSgerter Koinzidenzen wurden Lebensdauern angeregter Niveaus gemessen.

Max-Planck-Institut

f'dr K o h l e n f o r s c h u n g ,

M i i l h e i m a. d. R u h r Direktoren: Prof. Dr. KARL ZIEGLER (em. seit 30. 6. 1969) u n d Prof. Dr. GONTHER WILKE. - - Weitere Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. OSKAR POLANSKY, Dr. ROLAND K6STER, Prof. Dr. GONTHER O. SCItENCK. - - Ausw~lrtiges Wissenschaftliehes Mitglied: Prof. Dr. HELMUT PICHLER, Karlsruhe. - Ver6ffentlichungen s. J a h r b u c h M P G 1968, 272; 1969, 3t8.

Stamminstitut Direktoren: Prof. Dr. KARL ZIEGLER (em. seit 30. 6. t969) u n d Prof. Dr. GONTHER WILKE. - - Wissenschaftlich Arbeitende: stiindig : 35, nichtst~ndig: 40.

1. Metallorganische Verbindungen und Hydride der Obergangsmetalle, ~Tbergangsmetaltkomplexe und homogene Katalyse. Die Arbeiten der Gruppe G. WILK~ sind darauf ausgerichtet, die l~;bergangsmetalle im weitesten Sinn in die organische Chernie einzubeziehen; dabei werden 7dbergangsmetallatome als Matrizen ffir st6chiometrische und insbesondere ffir katalyiische Umsetzungen organischer Molekfile verwandt. Als Zwischenprodukte derartiger l~eaktionen t r e t e n vielfach ~3bergangsmetall-alkyle, -allyle, -aryle u n d - h y d r i d e auf, die meist instabfl und daher n u t bet tiefen Temperaturen zu isolieren sind.

Natgrwissenschaflen

a) Metallorganische Verbindungen und Hydride. U m -- 100 ~ kann ein ~-Allylnickelmethyl isoliert werden, das bet --60 ~ bereits zerfiillt u n d trans-bis-~-Allylnickel liefert. I)as entsprechende Hydrid ist noch instabiler. Diese Untersuchungen lieferten einen entscheidenden Beitrag zum Problem der cistrans-Isomerie des Bis-~-allylnickels. Die cis-trans-Isomeren k6nnen chemisch anhand der Reaktion mit Diazomethan nachgewiesen werden. Ebenfalls bei tiefen Temperaturen konnte anhand der iH-NMR-Spektren ein Gleichgewicht zwischen einem Olefin-Nickel-Komplex und einem ~z-Allylnickelhydrid nachgewiesen werden (H. B6NNEMANN). Nickelalkyle und Hydride lassen sich durch zusiitzlicheLiganden stabilisieren (K. JONAS, P. JOLLY, P. MISBACH).

b) tYbergangsmetallkomplexe. Als Beitrag zum Problem der Stickstoff-Fixierung erhielten K. JONAS und P. JOLLY bet Untersuchungen fiber koordinativ ungesgttigte Komplexe des Nickel(0) ein [(r sP]~Ni. N ~ - N . Ni [P(C6Hn) 3]~, in dem ein Nz-Molekfil a n zwei Nickelatome gebunden ist. M.it chelatisierenden Bis-phosphinen liefert Nickel(0) und Wasserstoif ein dimeres Nickelhydrid m i t Ni-Ni-Bindung (K. JONAS). Zirkon und Thorium bilden ]3is-CyclooctatetraenKomplexe, in denen die 8-Ringe bevorzugt als Dianionen gebunden sind (H.-J. KABLITZ). Als ein Komplex m i t optiseh aktiven Liganden wurde ein Bis-a-pinenylniekel synthetisiert (H. PAULING). Freie organische Radikale k6nnen mit Nickel(0) abgefangen werden (A. SCHOTT). Mittels kathodischer Reduktion bet Gegenwart geeigneter Elektronendonatoren als Komplexbildner gelingt die elektrochemische Darstellung yon metallorganischea Komplexen der 1)bergangsmetatle (H. Lt~ItMKUHL),

c) St6chiometrische Reaktionen. Flfissiges Butadien reagiert m i t Bis-cyclooctadien-nickel unter Bfldung eines Bis-~-altyl-Cl~Komplexes, der mit Isonitrilen Imine des Cyclotridecatrien(3,7,tl)-on bzw. des 2-u bildet. I n Gegenwart yon Phosphinen entstehen Derivate des Cyclononadien-(3,7)-ons. 9-, 1 1 - u n d 13-Ringe werden d a m i t leicht zug~nglich (H. BREIL). ~ b e r eine komplexchemische Stabilisierung konnte erstmals ein N-alkyliertes t-Azabutadien synthetisiert werden (B. BOaDANOVI6).

d) tfatalytische Reaktionen. I m Vordergrund des Interesses stand die katalytische Synthese optisch aktiver Werbindungen. Mit HiKe yon ~-Allylnickelhalogenid-Lewis-Ss toren, die Phosphine mit optisch aktiven Liganden bzw. m i t optisch aktivem Phosphor enthalten, lassen sich cyclische 1,3-Diene m i t Monoolefinen zu Dienen m i t chiralen CAtomen zusammenlagern. Da die Katalyse u m -- 30 bis -- 50 ~ ausgeffihrt werden kann, erh~lt m a n erstmals katalytiseh optisch aktive Verbindungen mit relativ hohen optischen Reinheiten (H. PAULING, B. BOGDANOVld). Mit analogen Katalysatoren - - ohne optisch aktive Gruppen - - lassen sich die thermodynamischen Isomerisierungsgleichgewichte yon z.B. Cs-Olefinen bet Temperaturen unterhalb 0 ~ einstellen (B. BOGDANOVld, H. G. KARMANN). Ffir die Cooligomerisation yon 1,3-Dienen und Olefinen bzw. Derivaten der Acryls~ure konnten hochaktive Katalysatoren entwickelt werden, die die Synthese geradkettiger Verbindungen erm6glichen. Butadien und Acrylester werden q u a n t i t a t i v zu Heptadiens~ureester codimerisiert (H. B6NNE~ANN). Phosphinmethylene lassen sich katalytisch m i t Nickel(0) in ungleich substituierte Phosphine umlagern (F. HEYDENREICIt). An Nickel-Ligand-Katalysatoren k6nnen Piperylen bzw. Butadien zu Cyclooctadienen bzw. Divinylcyclobutanen cyclodimerisiert werden. Die Codimerisation der beiden 1,3-Diene ffihrt zu entspr, substituierten Derivaten. Die katalytische 4-Ring-Bildnng ist reversibel. Am Katalysator l~Bt sich ein Gleichgewicht zwischen Piperylen u n d Dimethyl-divinytcyclobutan einstellen (P. HEIMBACH, H. HEY). Mit den gleichen Katalysatoren k6nnen Butadien und Alkine zu t0-I~ing-Derivaten misch-oligomerisiert werden. I n die Misch-oligomerisation wurden dutch funktlonelle Gruppen substituierte Alkine einbezogen. B u t a d i e n u n d Butin(2) liefern unter anderem Tetramethyl-cyclododecatetraene (P. H~;IMBACH, K.-J. PLONER). U n t e r dem EinfluB yon H-aziden Verbindungen k a n n die Cyclo-oligomerisation in eine katalytisehe Bildung offenkettiger Oligomerer umgelenkt werden (P. HEIIViBACH, W. F L E C K ) . e) Theoretische 21rbeiten. Anomale Substituentenwinkel u n d Dissymmetrien, die bet der R6ntgenstrukturanalyse yon bes t i m m t e n 1)bergangsmetall-Olefin-Komplexen in Erscheinung treten, lassen sich mit der A n n a h m e einer Verdrillung der

57. lg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

Substituenten erkl~Lren (P. HEIMBAC~I, R. TRAUNMOLLER). ES konnten die ]3edingungen, unter denen die dutch ]3ildung yon t3bergangsmetallkomplexen katalysierten ein- oder mehrstufigen Cyelisierungsreaktionen der stereoelektronischen Kontrolle unterliegen, n~her festgelegt werden (R. TRAZINMULLER, P. HEIMBACH mit O. E. POLANSKY).

2. Aluminium-organische Verbindungen. I n der Versuchsanlage s t e h t eine t000 Amp-Elektrolysezelle zur Herstellung yon Bleitetra~thyl kurz vor der Fertigstellung. Metallorganische Elektrolyte warden im 100kg-MaBstab hergestellt. Neue Elektrodenkonstruktionen maehen die kathodische Abseheidung yon Natrium aus aluminium-organischen Elektrolyten im Dauerversuch m6glich (K. ZIEGLER, H. LEHMKUHL, W. EIS~NBACH). Hoehreaktionsfghige Allyl-aluminium-Verbindungen wurden hergestellt u n d nach Komplexierung spektroskopiseh untersucht. Man beobachtet bei 20---50 ~ einen ~3bergang i n ein dynamisches Bindungssystem. I n einem aluminium-organisehen Elektrolyten lassen sich Organoaluminium-Komplexe mit elektronenaffinen ungesiittigten Kohlenwasserstoffen herstellen (H. LEHMKUHL). Der EinfluI3 der Ringspannung auf die Addition und E1iminierung yon al-Hbzw. al-C-Gruppen wurde am Beispiel des :[3icyclo-(2,2,t)hepten(2) und des Dicyclopentadiens untersucht (P. HH~!MBACH, R. SCHIMPF). H. HOBERG untersuchte den Einflul3 yon elektronegativen Substituenten (Halogen, Phenyl) in Aluminiumamiden auf die Reaktiviti~t der Al--l~I-Bindung sowohl gegenfiber C---N und C--O-Mehrfachbindungen. 3. Bor-organische Verbindungen. I n der Arbeitsgruppe yon R. K6STER lieferten Oxydationen yon bor- und berylliumorganischen Verbindungen mit Amin-N-oxiden neue Ergebnisse. Organylboranate k o n n t e n auf einem einfachen Weg gewonnen werden (M. A. GRASBBERGER). Reaktionen m i t t Alkinyl-boranaten ft~hrten zu neuen Synthesen unges~ttigter bor- u n d anderer element-organischer Verbindungen (P. BING~R). L3-Diketone und Dipyrroylmethane konnten m i t Hilfe yon Tri~Lthylboran fiber Bor-Komplexverbindungen gewonuen werden (W. FENZL, H. BELLI~T). AuBerdem wurden Synthesen von (mehrfach) unges~ttigten und mehrfach bromierten Kohlenwasserstoffen sowie yon salzfreien Alkyliden-triorganylphosphoranen ausgearbeitet. g. Terpene and 22inge. R. RIiENACKER entwickelte, ausgehend yon Tetramethyl/ithylen fiber 6-Methylcitral, eine neue Synthese fiir ~- und t - I r o n , t,7-Octadien, t,9-Dee~dien und t,t3-Tetradecadien dienen als Ausgangsmaterial zur Herstellung yon Pentadecanolid auf einem neuen Weg. D u t c h thermisehe Isomerisierung lassen sich 1,2-Divinylcarbocyclen m i t 8 bis ~2 Ringgliedern u m 4 C-Atome ringerweitern. Die thermischen Isomerisierungsgleichgewichte der Cyclododecatriene wurden kinetisch untersucht (R. RIEN:4CKER, N. BALCIOGLU). a. Versuchsanlage. Elektrolyse s. n n t e r 2. - - ]:)as sog. Destraktionsverfahren - - die E x t r a k t i o n m i t Hilfe yon fiberkritischen Gasen ~ wurde auf spezielle Beispiele aus dem NMxrungsmittelsektor m i t Erfolg angewendet (K. ZOSEL). 6. Physikalisch analytische Laboratorien. a) Rechenanlage. I m Dezember 1968 wurde am I n s t i t u t eine P D P t0 Time-SharingRechenanlage (32 K, ,,swapping"-Plattenspeicher) installiert, die hauptsi~ehlich yon der Theoriegruppe, der R6ntgenstrukturabteilung und den analytischen Arbeitsgruppen b e n u t z t wird. Hervorzuheben ist die Entwicklung eines Software-Systems, das den On-line-Ansehluf3 und gleichzeitigen Betrieb yon maximal 40 analytischen Me~3ger/~ten (Gaschromatographen, Massenspektrometer, NMR-, ESR-, IR-, Raman-Spektrometer) erm6glieht. Dabei erfolgfl die Echtzeit-Datenerfassung parallel zur Datenauswertung a n d zum allgemeinen Rechenbetrieb im ,,Time-Sharing", ohne die ,,Off-line"-Benutzer des Reehnets fiberms zu belasten (E. ZIEGL/~R). b) Molekularspektroskopie. Der Ansehlul3 aller Ger~kte der Molekularspektroskopie an den Grol3rechner zur Datenerfassung und Verarbeitung ist eingeleitet und verspricht bedeutende Rationalisierung. Mit H.lilfe yon im Hause entwickelten HF-Impuls-Spektrometern ist es m6glieh, NMR-Spektren in Zeiten von t - - 2 0 sec zu erfassen. Die Spektren werden m i t eigenen Programmen ffir die Fouriertr&nsformation mit dem Computer ausgewertet (E. G. HOFFmAnN, J. BRA~I)T). C) Massenspektrometrie.

Mit der hochentwickelten GC-MSKombinationstechnik konnten in Zusammenarbeit m i t G. SCHO~BIYR~ die Massenspektren vieler Kohlenwasserstoffe u n d einfacher Derivate gemessen und daraus neue oder erweiterte Zerfallsregeln abgeleitet werden. Die Analyse yon

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Feststoffen wurde durch kontrollierte fraktionierte Yerdampfung und Messung thermisch empfindlicher Substanzen bei niedrigen Temperaturen verbessert. Die wichtigsten Programme ~tir den on-line-Anschluf3 yon Massenspektrometern an den Computer im Time-Sharing-Betrieb, iI~mlich Reduktion der Digitaldaten und Berechnung des Massenspektrums aus den reduzierten Daten, wurden entwickelt und getestet. Die quantitative Gasanalyse lituft bereits fiber den Computer (D. H~NN~BERG). d) Gaschromatographis. Die Trennleistung gaschromatographischer Systeme konnte durch Benutzung yon GlaskapiUarsAulen entscheidend verbessert werden, so dal3 sogar Trennungen yon racemischen mid diastereomeren Gemischen m6glich sind. Die Arbeiten fiber das Retentionsverhalteu yon isomeren gesiittigten a n d ungesgttigten Kohlenwassersfoifen und deren Derivate, wie z.B. der Ketone und ~ther, MIRProdukte lieferten ]3eitr~ge zum Retentionsdaten-Tabellenwerk. Kombinierte Methoden, wie Microhydrierung und Ozonisierung, werden im on- bzw. off-Iine-Betrieb und in der GC-MS-Kopplung (Hydrierung nach der Si~ule) eingesetzt. Neue reaktions-gaschromatographische Apparaturen stehen ffir das Studium heterogener katalytischer Reaktionen ffir on-line mit GC bzw. GC-MS-Kopplung zur Verfiigung. - ]~s wurde gemeinsam m i t der Abteflung Strahlenchemie ein Laboratorium ffir priiparative Gaschromatographie aufgebaut, das auch preparative Trennungen im Servicebetrieb durchffihrt. Die Verarbeitung qualitativer und quantitativer gaschromatographischer Daten im R a h m e n der GroBrechenanlage - - auch im time-sharing-Betrieb - - ist ffir mehr als 20 aktive Kanfile funktionsfiihig (G. SCI~O~BURG). e) ]~6ntgenstruktur-Analyse. Seit Anfang t 968 l~uft ein l.loppeSiemens-Diffraktometer, das 1969 zu einem vollautomatischen System mit PDP-8s-Rechner a n d IBM-026-Karten-Schreiblocher ausgebaut und als time-sharing-Station an die Rechenanlage PDP-10/50 angesehlossen wurde. Alle ffir die R6ntgenstrukturanalyse notwendigen Programme warden ffir den Gebraueh auf der PDP-10-tilne-sharing-Anlage entwiekelt oder modifiziert. Vollstlindige dreidimensionale Strukturanalysen yon folgenden Komplexen liegen bereits vor: ]3is(pentadienyl)di-nickel; Cyclooctatetraen-titan-chlorid.2 Pyridin; 1,5Cyclooctadien-bis-(eisen-tetracarbonyl) (C. KROGF.R).

Abteilung Strahlenchemie Kommissarischer Direktor: Prof. Dr. GONTHER WILKE. - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 22, nichtst~ndig 28. 1. Strahlenchemische Kinetik. S. •ARID und K. I-t. SC~IOLZ fanden, dal3 bei Photoreaktionen yon o-Chinonen mit Olefinen eine Konkurrenzreaktion zwischen Cycloaddition und R-H-Addition auftritt, die vom gleichen Anregungszustand des Chinons ausgeht. H. H~RMAXN und G. O. SCHENCK beobachteten bei der ]31itzlichtphotolyse yon Durochinon-LSsungen ein photochemisch reversibles Yerhalten, dassie auf eine Reaktion des angeregten Durochinons m i t den Reaktionsprodukten zurfickfflhren konnten. Neuartige radikalische Zwischenprodukte, die als Radikal-Molekfil-Komplexe aufgefai3t warden, da sie nicht die zu erwartenden IKombinationsreaktionen zeigten, t r a t e n bei der Photopinakolisierung yon Benzophenon in Gegenwart yon ]3enzhydrol und Benzpinakol auf. Hierbei wurde mit l.lilfe yon deuterierten Ausgangsmaterialien nachgewiesen, dab n u r die vorgelegte Benzophenon-Komponente pinakolisiert wird (G. O. SCHENCI{, G. KOLTZENBURG, ]~. ROSELIUS). Die kinetische Untersuchung der Baehmannschen Photoreduktion des ]3enzophenons zu ]3enzhydrol ergab, dal3 hierbei die Stufe des Benzpinakol-Monoanions durchlaufen wird, das in alkalischer L6sung eine polare SpMtung erleidet (G. O. SCH~.NCK, G. MATTHIAS, M. PAPE, M. SZIESLA, G . v . BONAU). Darstellung und Untersuchung yon instabilen Substanzen, die bei R a u m t e m p e r a t u r Ms photochemische Zwischenprodukte auftreten, gelang E. KOCH mit Hilfe eines yon ihm entwickelten Tieftemperatur-Reaktors, in dem noch bei -- 150 ~ photochemische Umsetzungen in flfissiger Phase m6glich sind. Bildung und Zerfall yon zahlreichen O~-haltigen Zwischenprodukten der Photo-Oxygenierung k o n n t e n so genauer verfolgt werden. - G. MARK, F. MARK und O. t~. POLANSKY konnten nachweisen, dal3 die L6sungsmittel- und Konzentrationseffekte, die bei der Photodimerisierung yon Cyclopenten-(2)-on auftreten, unspezifischer A r t sind und m i t einem verallgemeinerten Kirkwood-Onsager-Parameter linear korrelieren. M. H6FERT untersuehte die Chemilumineszenz, die bei der Autoxydation yon ~thylbenzol auftritt, und wies nach, dab sie v o m Triplettzustand des Acetophenons ausgeht.

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Max-Planck-Gesellschaft t968--t969

Naturwissenscha[ten

Einen Beitrag zur Edelgaschemie lieferten G . v . Bt3NAU, K. NIESWANDT, D. HENNEBERG und G. SCHO~aBURG mit der Uiitersuchung der xenon-sensibilisierten Vakuum-UV-Photolyse des ~ t h a n s in der Gasphase. Danaeh mug die intermediAre Bildung eiiies angeregten Xenonhydrids angenommen werdeii.

j . LEITICH, O . E . POLANSKY). Durch Addition yon Diazomethan an Olefine bei tiefen Temperaturen gelang es H. KlSCH, O. ]~. POLANSKYund P. SCHUSTER,verschiedene thermisch labile AI-Pyrazoline zu isolieren.

2. Radiationschemie. N. GETOFF und F. SCHWORERkonnten die

M a x - P l a n c k - I n s t i t u t ffir K u l t u r p f l a n z e n z f i c h t u n g , H a m b u r g (bis 3 t . t 2 . t 9 6 8 )

Gesehwindigkeitskonstanten der Reaktionen yon hydratisierteii Elektronen und OH-Radikalen mit Aminen mit Hilfe der Pulsradiolyse bestimmen und die Aiigriffstelle im Amin n~kher festlegen. Ffir die Verarbeitung der mit der Pulsradiolyse erhalteneii Mel3daten schrieb F. SCHW6RER mehrere allgemein verwendbare Computerprogramme, die ant die kinetische Analyse yon weiteren Pulsradiolysen angewendet wurden. Preparative radiationschemische Umsetzungeii mit dem Ziel der Einffihr~mg yon Stickoxid und Kohlenrnonoxid in aromatische Verbindungen und Cyclohexan wurdeii im Arbeitskreis VOn N. GETOFF, yon K. H O R A C E K und D. SEITNER unter Benutzung yon einem 2 M e V Resonanztransformator durchgeffihrt. Die hierffir uiid ftir Bestrahlungeii unter hohen Drucken, bei tiefen Temperaturen, etc. notwendigen Bestrahlungsapparaturen wurden im R a h m e n eines Ingenieurprojekts unter der Leitung yon G. KOLTZENBURG entwickelt. H. P. L E H M A N N untersuchte die y-strahleninduzierte IsomerisierUng yon Stilben in Isopropanol und Aceton uiid konnte nachweisen, dab die Isomerisierung vor allem dutch 16sungsmitteleigene ionisehe Zwischenprodukte (wahrseheinlich Elektroiien) katalysiert wird. Das Problem der radiationschemischen Isomerisierung war auch Gegenstand einer massenspektrometrischen Arbeit voii G. v. BOI~AU und P. POTZlNGER, die Feinstrukturen in den Ausbeutekurven yon caxbonylhaltigen Ionen gefunden h a t t e n und z.T. auf Umlagerungsprozesse zurt~ekffihren konnten.

3. Prt~parative Photochemie. A. RITTER und B. KIM fanden eiiie neue photochemische Synthese yon Cyclopropan-Derivaten, die v o m Triphenylphosphin-Diphenylmethylen ausgeht und fiber Phosphorylide verl~uft. Bei der Photolyse yon DiazoessigsAuremethylester in Benzol wurde eine neue Carben-l~eaktion gefunden, die zu einem Tetrameren des Carbomethoxycarbeiis ffihrt (G. O. SCHENCK und A. RITTER). Ein neuer Reaktionstyp wurde auch bei der Beliehtung yon Phenanthrenchinoii in Gegenwart yon Olefinen gefunden, wobei Dioxol-Derivate enstehen (S. FARID, D. HESS, Ca. PFUNDT, I~. H. SCItOLZ, G. STEFFAN). Photochemische Syntheseii, die zu 1,5- uiid 1,3-Cyclooctadien-eiseiicarbonylen ffihren, wurden yon I~. KOERNERV. GUSTORFund J.C. HOGAN ausgearbeitet. W. KOTHE ffihrte Photoadditionen yon Acetylen-Derivaten an Naphthochinonen durch. Hierbei entstehen u.a. Chinonmethide, die iiiteressante photochemische Additionsreaktionen zeigen. - Bildungsm6glichkeiten yon organisehen Schwefelverbindungen durch Addition oder Einschub yon Schwefelatomen wurden yon E. LEI~I'IN bei Arbeiten fiber die direkte und sensibilisierte Photplyse yon Kohlenoxidsulfid in L6sung eingehend untersucht. ~ 4. Natursto[]chemie. K. GOLI,NICK und G. SCI~ADE untersuchten die photosensibilisierte Oxygenierung yon (-)Caryophyllen, die unter Erhaltung der Konfiguration verl~uft. I n Gegenwart yon Schwefelverbinduiigen l~Bt sich (-)Caryophylleii in benzolischer L6sung photoehemisch quantitativ in Isocaryophyllen umlagern. Die absoluten Konfigurationen vieler Verbindungen der Caran-und der m-Menthaiireihe wurde festgelegt (K. GOLLNICK und G. SCHADE). S. FARID gelaiig die Isolieruiig eines neuen Flavons aus Bergamott-01. E. KOERNEI~ V. GUSTORF und J. LEITICH untersuchten die Addition voii Dienophilen an Alloocimen und fanden, dab mit der Addition eine Isomerisierung konkurriert, die fiber einen charge-transfer-Komplex verl~uft. Bei der photosensibilisierten Sauerstofffibertragung auf AUoocimeii gelang die Isolierung eines monomeren Alloocimenhydroperoxyds (E. KOERNER V. GUSTORF, F. W. GREVELS, G. O. SCttENCK). 6. Allgemeine und theoretische Chemie. P. MARGARETHA und O. E. POLANSKY untersuchten die Reaktioiien yon elektrisch neutralen organischen Lewiss~uren yore Typ der MethylenMeldrums~ure, die mit Hydrazin unter C-C-Spaltuiig zu Aldazinen bzw. Hydrazonen reagieren und organische und anorganische Basen reversibel addieren. Sehr instabile, bei Ruumtemperatur vollsti~ndig dissoziierte Komplexe bilden diese Lewissi~uren mit Pyridin; bei tiefen Temperaturen lieg sich jedoeh aus den NMR-Spektren in perdeuteriertem Pyridin ebenfalls Assoziatbildung nachweisen (P. MARGARETHA,

Direktor: Prof. Dr. I~EIN~IOLD V. SRNGBUSCH (Ab 1. t. 1969 kommissarische Leitung: Prof. Dr. RAINER REIMANN-PHILIPP). Die ,,Dokumentationsstelle ffir ]3iologie" geh6rt ab i. t. 1969 zum Max-Planck-Institut fi~r Limnologie in P16n. - Die Abteiluiigen Ztichtung, Bruthersteltuiig und Kultur des Champignons haben seit t. t. 1969 die Bezeichnung ,,Forschungsvorhaben Champignon" und geh6ren zum Max-PlanckInstitut ffir Zi~chtungsforschung in K61n-Vogelsaiig. - - Wissenschaftlieh Arbeitende: st~ndig 12, nichtst~ndig 2, I ausl~ndischer G a s t . Ver6ffeiitliehungen s. Jahrbuch MPG 1968, 278; 1969, 325.

Roggen, Lupinen, Gerbera Abgesehen yon einigen Laboratoriumsuntersuchungen wurden die Selektioiisarbeiten abgeschlossen und das Material zur Weiterbearbeitung an die ,,Forschungsstelle yon Sengbusch" fibergeben (REIMANN-PHILIPP, MARTENS, BALKE). -- Technik und Fortschritt der Zfiehtuiig eines fertilen, pereniiiereiiden Kulturroggeiis in allen dabei verfolgten Richtungen (z.B. Tetraploidie, Kurzstrob-Charakter, Wildfutterroggen usw.) wurden in einem i 6 m m Schmalfilm mit einem wissenschaftlichen Kommentar auf Magnetraiidspur dargestellt (ENGELHARDT).

Tomaten Wie voii PREIL in fluoreszenzmikroskopischen Untersuehungeii nachgewiesen wurde, dringen entgegen frtXherer Annahme auch bei den Genotypeii mit erblicher Neigung zur Parthenokarpie die Polleiischl~uche bis zu den Samenanlagen vor. Das Merkmal ,,Partheiiokarpie" kann daher im untersuchten Tomatenmaterial nicht als ein Selektionseffekt auf solcheii Genotypen entstanden seiii, die unter den Bedingungen der frfihen Unterglaskultur fiber eine besonders mangelhaite Polleiikeimf~higkeit verffigen. Es ist vielmehr davon unabh~ngig und offenbar ein Effekt ver~nderter Wuchsstoffkonzentrationen in den Fruchtkiioten. - - Wie Sortenvergleiche mit den am frfihesten reifenden Sorten des interiiationalen Sorti~ ments im frfihen Uiitergiasanbau ergeben, sind wesentliche Fortschritte in der Frfihzeitigkeit der Fruchtreife nur durch zus~tzliche Lichtgaben zu erzielen. Aus technischen und wirtschaiflichen Grfinden eignen sich ffir die Zusatzbelichtung Buschtomaten besser als Stabtomaten. Dies gilt insbesondere ffir Homozygoten des Gens ,,self-pruning", bei welchen mehrere Blfitentrauben gleichzeitig angelegt werden, wohingegen Stabtomaten die Yruchttrauben nacheinander bilden. Bei der Selektion auf solche Genotypeii, die relativ wenig Zusatzlicht ffir einen vollst~ndigen Frucbtansatz ben6tigen, uiid auch bei der Prfifuiig der ifir diese spezielle Selek• technik geeigneten Methoden wurden Fortschritte erzielt (PREIL, FUCHS, REIMANN-PIIILIPP).

Spinal Die Arbeiten zur Zfichtung eines sehr spiit schossendeii mon6zischen uiid mehltau-resistenten Sommerspiiiats konnten abgeschlossen werden. Die StXrame, die bei April-Aussaat am sp~testen (15.--16. 6.) geeriitet werden konnteii, lageii im Frischmasseertrag signifikant fiber den Vergleichssorten. - Bei der Zfichtung eines moii6zischen Spiiiats mit Mehltau- und Gurkenmosaikviriis-Resistenz lieBeii sich bisher keine Typen mit kombiaierter Resistenz ausleseI1, aber es konnteii mon6zische und gurkenmosaikvirus-resistente Sti~mme erzeugt werden (HANDKE).

Spargel In Freilandversuchen zur ResistenzziXchtung gegeii Fusarium konnteii in Asparagus maritiraus zwei Individuen gefundeii werden, die in den Jahren 1962--t968 keiiie typischeii Fusarium-Symptome zeigten (PERsX~L, HANDKE).

~7. Jg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

Champignon-Genetik und-ZiieMung Ziel der Arbeiten an d e m C h a m p i g n o n s t a m m 59c, der klumpenf6rmige, sehr aromatische Fruchtk6rper hervorbringt, war die Zfichtung auf Ertragssicherheit. U n t e r den r u n d 2000 Hyphenstflcken, die u n t e r mikroskopischer Kontrolle isoliert wurden, befanden sich zwar keilie absolut ertragssicheren Typen, jedoch zeigten einige a u c h n a c h Ifinfmaliger V e r m e h r u n g (5. V.) noch nicht die sonst beobachtete u n d m i t s t a r k e m Ertragsrfickgang verbundene Degeneration in den Vortyp 59b. Die V e r m u t u n g , dab solche T y p e n in der t. ulid 2. V. ertragssicher sind, bedarI IIoch der experimentellen Best~itigung. - - U n t e r den Hyphenstficken sowie P l e k t e n c h y m v e r m e h r u n g e n yon 59c wnrde je ein S t a m m gefunden, der auch ohne Deckerde FruchtkSrper bringt. Die MumpenfSrmigen Gebilde entsteheli nicht IIur a n der Beetoberflache, sondern a u c h an allen anderen Stellen des Beetes. - - Als eventuell zur ,,Frfihselektion" IIach Igreuzuligen geeignetes Merkmal wurde ein unterschiedliches Verhalten in der Mycelwfichsigkeit yon zwei verschiedenfarbigen St~immen auf b e s t i m m t e n Nithrb6deli gefunden. Die N a c h k o m m e n der St~Lmme zeigten jedoch IIicht m e h r die ifir die Eltern charakteristischen Beziehungen zwischen H u t f a r b e u n d Mycelverhalten. - - tgs wurden zwei E i n s p o r k u l t u r e n selektiert, die auf Biomalzagar B r a u n f ~ r b u n g zeigen. Diese Eigenschaft soil als ,,Signalf a k t o r " ffir genetische Versuche g e n u t z t werden (Fl~ITSCI~).

Champignon-Brutherstellung I~ine Mischung aus | (anorganisches 13asismaterial) u n d Weizenschrot (N~hrstofftr~ger) erwies sich als geeignetes B r u t s u b s t r a t . Die Vorteile gegelifiber der bisher verwendeten KSrnerbrut sind: 1. billigeres Ausgangsmaterial, 2. vereinfachte Herstellung, 3. liingere Haltbarkeit. tl/~ J a h r e bet + 2 ~ gelagerte Perlite-Brut y o n blonden u n d weigen ChampignonstS.mmen brachte normale Ertr~ige. Zw61fmalige V e r m e h r u n g yon Weizenk6rnerbrut auf K6rnern zeigte keinen Ertragsabiall, fiblich bet der B r u t h e r s t e l l u n g ist eine IIur zweimalige Vermehrung. - - Untersuchungeli des Trockensubstanzgehaltes frisch geernteter Champignons w u r d e n im Hinblick auf die Gefriertrocknung y o n Champignons begonnen. Dabei zeigte sich keine Abh/ingigkeit y o n der Gr613e der geernteten Pilze, es waren soften- ulid umweltbedingte Unterschiede festzustellen (LE~KE).

Champignon-A nbauver]ahmn Mit der 4. P h a s e (sterile Mycelanzucht in F~sserli m i t aktiver Belfiftulig) wurden t968 die Arbeiten a m ,,TiLL-Verfahren" (steriles Champignon-Anbauverfahren) abgeschlossen. Sie wurden I968 y o n der :Entwicldung des n e u e n Verfahrensprinzips ,,Ausschaltulig der Kolikurrenzorganismen d u t c h F e r m e n t a t i o n des sterilisierten N / i h r s u b s t r a t s " abgel6st. Die Versuchsarbeit h a t t e neben dem S t u d i u m der F e r m e n t a t i o n s b e d i n g u n g e n u n d der Steigerung der Ertragsleistung die Ertragssicherheit u n d die Vereinfachung z u m Ziel. - - t969 k o n n t e n in 15 aufeinanderfolgeliden praxisliahen Versuchen regelm~ii3ig Pilza u s b e u t e n yon ca. 25 % yore Substratfeuchtgewicht erreicht werden. Das ]~rgebnis best~itigt vor allem die Ertragssicherheit des neuen ,,Hum~KE-Verfahrelis". D a m i t bereits k a n n seine A n w e n d u n g in der Praxis in Erw~Lgung gezogen werden. Neueste Versuehe m i t abgesenkter Sterilisiertemperatur y o n 125 ~ auf 100 ~ h a t t e n erste positive Ergebnisse. Diese sind ffir die weitere Vereinfachung des Veriahrens (Hitzesterilisier u n g ohne ~berdruck) yon weitreichender B e d e u t u n g (HIJHNKE).

Warmwc~sse~,-Fisehz~eh~ Karpfen. Die im geschlossenen Kreislauf arbeitende W a r m wasseranlage wurde durch U m b a u u n d st~rkere Sauerstoffversorgung der ffir die Wasserwiederauibereitulig notwendigen Belebtschlammbecken so perfektioniert, dab eine Relation yon Fisch zu Wasser wie t : 1 0 0 u n d d a r u n t e r erreicht werden konlite. I n Fortli~hrung der Arbeiten an neuen Methoden der Karpfen-Ziichtung u n d - H a l t u n g wurden weitgehend standardisierte N a c h k o m m e n s c h a f t s p r f i f u n g e n entwickelt. Sie erIauben bet st~indiger Kontrollm6glichkeit in Aquarien Leistungsvergleiche zwisehen den verschiedenen Linieli, ulid zwar bereits bet der K a r p f e n b r u t beginnelid. F fir die Bearbeitung der Zuchtziele - - rasche Wfichsigkeit, gute F u t t e r v e r w e r t u n g u n d Resistenz gegen b e s t i m m t e Fischkralikheiten - - wurde m i t der Herstellung voli Inzuchtlinien erfolgreich begonnen. - 43 Naturwissenschaften t970

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Zur Realisierung des Zuchtzieles Gr~itenarmut wurden ca. 1 0 0 0 0 K a r p f e n m i t Hilfe der R 6 n t g e n - F e r n s e h - A p p a r a t u r untersucht. :Einige H u n d e r t der Fische s t a m m t e n aus Polen, Jugoslawien, der D D R u n d Frankreich. Die U n t e r s u c h u n g e n best~tigten die grol3e Variation in der Aiizahl der Zwischenmuskelgr~iten. - - In mehreren Versucheli wurde deutlich gemacht, daft zur A u s b i l d u n g der sog. Vorwfischer weitgehend tierpsychologische Komponenteli mitwirkten. - - Aquarienexperimente zur Definition des L e b e n s r a u m e s der Karpfen zeigten die Abh~ingigkeit der Individualentwicklung sowohl yon der Anzahl der Tiere als auch y o n der Menge des Durchlaufwassers. Die Entwicldung ist j edoch unabh~ingig yon der Beckengr613e. - - Warmwasser- u n d Freilandversuche zeigen, dab die physiologische Adaption yon A q u a r i e n k a r p f e n an die IIatiirlichen Umweltbedingungen des Teiches s e h r leicht gelingt u n d keine Barriere ffir die Anwendulig ether K o m b i n a tion yon Teich- u n d I n t e n s i v h a l t u n g darstellt. - - Aale. Die W a r m w a s s e r h a l t u n g yon AMen wurde i m April t968 m i t ca. 1000 Glasaalen begonnen. Die n a c h zweiji~hriger Aufzuchf vorliegenden Ergebnisse zeigen ein sehr unterschiedliches W a c h s t u m , das in seinen Maximalwerten welt fiber alien bisher b e k a n n t e n Zuwachsleistungen liegt. Bet weitgehend optimaler U m w e l t g e s t a l t u n g (z.B. 23 ~ warmes Wasser) k o n n t e n n a c h 20 Monaten Einzelgewichte iiber 500 g erzielt werden, Werte, die im Freiland n a c h fiber 10 J a h r e n auft r e t e n . - Exote~. Chinesische Grasfische (Ctenopharyngodon), die als Pflanzenfresser bezeichnet werden, zeigten im Versuch bet ausschlieBlich tierischer N a h r u n g ein Mehrfaches a n Gew i c h t s z u n a h m e Ms rein pflanzlich erniihrte Vergleichstiere. Die ]Eignung yon amerikaliischen Welsen (Ictalurus) ulid Tilapia-Arteli ft~r die W a r m w a s s e r h a l t u n g wurde m i t unterschiedlichen R e s u l t a t e n fiberprfift (M~SKE, KOSSMAI~N).

Urologie Die IR-spektroskopische U n t e r s u c h u n g y o n H a r n s t e h l e n wurde 1968 m i t der U n t e r s u c h u n g yon 575 K o n k r e m e n t e n abgeschlossen. Die 1Resultate yon 1223 in den J a h r e n 1966--1968 analysierten s p o n t a n abgegangenen u n d kfinstlich entfernten Nieren-, Ureter- u n d Blasensteinen zeigen, dab bet den Blasensteinen die H~infigkeit reiner Harnsiinrekonkremente etwa 3,Smal so groB ist wie bet den Nieren- u n d Uretersteinen u n d d a d u r c h bet den Blasensteinen harns~iure-haltige Konkrem e n t e fiberwiegen. Reine Oxalat-Steine u n d oxals/iure-haltige Mischsteine k o m m e n bet den Uretersteinen a m h~ufigsten vor, dagegen ist bet diesen der Anteil an p h o s p h a t - u n d a m m o n i u m - h a l t i g e n Steinen a m geringsten. Bet ether Unterscheidung der H a r n k o n k r e m e n t e naeh H]~LLSTR6Min septische n n d aseptische Steine ist arts den Befunden zu schliegen, dab bet den Uretersteinen septische Steine weniger h~ufig auftreten als bet den Nieren- u n d Blasensteinen. Das gleiche ergibt sich ffir s p o n t a n abgegangelie Steine im Vergleich zu den kfinstlich entfernten, denn bet den s p o n t a n abgegangenen Nieren-, Ureter- u n d Blasensteineli ist der Anteil an reinen Oxalat-Steinen u n d oxatat-haltigen Konkremeliten wie auch an Harnsiiure-Steinen u n d harns~iure-haltigen Mischsteinen (hauptsiichlich aus Oxalat u n d HarnsAure) gr6Ber als bet den ktinstlich elitfernten K o n k r e m e n t e n , bet denen dagegen phosp h a t - u n d a m m o n i u m - h a l t i g e Steine weitaus h~iufiger vork o m m e n . - - Die Tatsache, dab bet den aus Sfiddeutschland s t a m m e n d e n H a r n s t e i n e n harnsiiure-haltige :Konkremente h~iutiger a u f t r a t e n Ms bet denen aus Norddeutschlalid, erkliirt sich teilweise arts d e m hSheren Anteil Blasensteine ulid d e m weitaus geringeren Anteil s p o n t a n abgegangener I
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Naturwissenscha]ten

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Chemic Die Grfinmasse yon 29 Zuchtst~mmen alkaloidfreier WeiBLupinen (Lupinus albus), bei denen der Ertrag an Frischsubstanz gegentiber dem Ausgangsmaterial bis nahe 70 % gesteigert worden war, wurde nach der Weender-Futtermittelanalyse auf ihre Qualit~t untersucht. Infolge eines leichten Anstiegs des Trockensubstanzgehaltes der Frischsubstanz mit zunehmendem Gr~inmasse-Ertrag tibertrai die Steigerung des Trockensubstanzertrags noch die des Frischsubstanzertrags. Der prozentuale Gehalt der Trockensubstanz an Rohprotein, RoMett, Rohasche und N-freien Extraktstoffen war bei den untersuchten St~mmen nahezu gleich. Nut ftir Rohprotein wurde mit steigendem Frischmasse-Ertrag eine leichte Abnahme zugunsten des Rohfasergehaltes beobachtet. Das bedeutet, dab die Qualit/it der Grtinmasse der ertragreichen Stamme ebenso gut ist wie die der Grtinmasse des Ausgangsmaterials und dab ftir die Ertr~ge an den Inhaltsstoffen eine Steigerung in gleichem Mat3 wie ftir den FrischmasseErtrag erzielt worden ist, was ftir die EiweiB-Produktion pro Fl~cheneinheit von besonderer Bedeutung ist. Die BlOtter enthalten gegentiber den Stengeln etwa die zweieil~Jaalb- bis dreifache Menge an Rohprotein und liefern etwa 70% des gesamten Ertrags an Rohprotein. Dagegen betr~igt der RohfasergehMt der BlOtter nur etwa 50% yon dem der Stengel, die etwa 70% des gesamten Ertrags an Rohiaser liefern. Die Futterqualit~t der gesamten Grfinmasse der Lupinen l~gt sieh daher tiber das Verh~ltnis Blatt:Stengel beeinflussen. Wie ein Vergleich aus verschiedenen Versuchen ergab, wird bei grSBerer Standweite, d.h. geringerer Aussaatst~rke, ein engeres Blatt: Stengel-Verh~iltnis erreicht, woraus ein h6herer Trockensubstanzgehalt der gesamten Grtinmasse resultiert, da der Trockensubstanzgehalt der BlOtter hSher ist Ms der der Stengel, sowie auch ein hSherer Rohprotein- und niedrigerer Rohfasergehalt der Trockensubstanz. - - I m Zusammenhang mit der Anf~Iligkeit ftir Botrytis cinema wurden quantitative und qualitative Untersuchungen der Pektine der Frtichte yon 27 ErdbeerkIonen unterschiedlichen Resistenzgrades durchgeffihrt. Die Frt~chte waren bei ann~hernd gleichem Reifegrad geerntet worden. Bach den gewonnenen Analysenergebnissen wird die Anf~lligkeit ftir Botry~is dutch den Anteil 16slicher Pektine am Gesamtpektingehalt der Frtichte tiber deren Festigkeit beeinflugt, denn es zeigte sich, dab die Frtichte der weniger anf~lligen Klone, bei denen bei etwa gleichem Pektingehalt der Anteil 15slicher Pektine in diesem Entwicklungsstadium ]edoch geringer war Ms bei den starker anf~lligen Frtichten, unter gleichem Druck aueh weniger Saft abgaben. GrSgere Unterschiede in der Konzentration des Saftes an gelSsten Pektinen sowie in der Qualit~t der 15slichen Pektine bei gleichem Reinheitsgrad konnten ftir die Frtichte der verschiedenen Klone nicht festgestellt werden (RICHTER).

Pathologic Aus den Nachkommenschaften der ,,MM-Atom"-Kreuzungen konnten gegen unsere beiden Stgmme des Clado@orium [ulvum homozygot immune Busch- und Stabtomaten ausgelesen werden. - - Bei Ertragsprtifungen im Freiland wurden unter unseren Busehtomaten Pflanzen gefunden, die gegen das Tabak-Mosaik-Virus feldresistent waren. Einzelne Nachkommen dieser Pflanzen blieben trotz starker Verseuchung ihrer Umgebung wiederum gesund. Die Auslese wird fortgesetzt. - Gegen verschiedene Sti~mme yon Fusarium oxysporum und Fusarium culmorum, die aus welkekranken, weiBk6pfigen Pflanzen yon Asparagus offizinalis isoliert worden waren, erwiesen sieh nach kflnstiicher Infektion junger Pflanzen einzelne Individuen von Asparagus sprengeri und Asparagus maritimus als resistent. Alle geprtiften Asparagus o]fizinalisPflanzen der Sorten ,,Ruhm yon Braunschweig" und ,, Spaganiva" waren anf~llig (PEeslEL).

Technologic Die Eignung yon Erdbeeren ftir die Ge[rierkonservierung wurde an den M e r k m a l e n Saftabgabe u n d Konsistenz nach d e m Auftauen gemessen. D a z u wurde eine Methode entwickelt, die es erm6glicht, diese Merkmale quantitativ zu eriassen.

Die Unterschiede zwisehen den elf geprtiften Klonen sind beachtlich. AuBerdem wurde der Einflul3 verschiedener Einfriertemperaturen untersucht. Eine sptirbare Verringerung der abgelaufenen Saftmenge nnd eine bessere Konsistenz war nut bei den Frtichten vorhanden, die bei - - t 5 0 ~ eingefroren waren. Die Eignung ftir die NaBkonservierung wurde an den

Qualit~Ltsmerkmalen Farbe und Konsistenz beurteilt. Dabei ergaben sich ebenfalls betr~chtliche Unterschiede zwischen den Klonen. - - AufschluB fiber die optimalen Gefriertrocknungsbedingnngen ftir ganze Erdbeeren gaben Untersuchungen mit den Beeren des Standards t02t. Der Druck in Kammer nnd Kondensator wurde yon 4 • 10-2Torr bis t,5 Torr bei einer Plattentemperatur yon + 35 ~ variiert, und bei gleichem Vakuum wurden die Platten die ersten 1 2 h bzw. 8 h auf + 80 ~ erhitzt. Das meiste Wasser n a h m e n in der ktirzesten Zeit diejenigen Beeren auf, die bei einem Vakuum yon 8 • 10-1Tort und einer Plattentemperatur yon + 8 0 ~ 8 h dann bei + 3 5 ~ getrocknet waren. Die geringste Menge Wasser nahmen die gefriergetrockneten und sehr geschrumpften Erdbeeren auf, deren TrocknungsablauI bei einem Druck yon 1,5 Tort erfolgte. - - Bach den Ms optimal ermittelten Werten ffir die Parameter Druck und Temperatur wurden Beeren yon 9 Klonen gefriergetrocknet und anschlieBend rehydriert. Die Beeren des Klons 1021 sind dutch die F~higkeit, das meiste Wasser in der kfirzesten Zeit aufzunehmen, ffir die Gefriertrocknung am besten geeignet. Beeren yon Klonen mit guten und sehr guten Tiefgefriereigenschaften (Klon t726 und t762) sowie sehr guter Beurteilung ftir die NaBkonservierung (Klon 1819) sind infolge ihres schlechten Rehydrationsverm6gens ftir die Gefriertrocknung nicht so gut geeignet. Der Klon t02t entsprach ftir diese beiden Konservierungsarten nur dem Durchschnitt (BAuMuNK).

Genetik und Cytologic Tetraploide Pflanzen wurden dutch Colchizinierung der F 1 aus Kreuzung yon Secale cereale • Secale mo~zta~um erzeugt, die strukturheterozygotisch ftir drei translozierte Chromosomen und daher semisteril ist. Von diesen tetraploiden F1-Bastarden darf erwartet werden, dab sic eine volIe Fertilit~t aufweisen, wenn die an der Bildnng der multivalenten Translokationskonfigurationen beteiligten Chromosomen bevorzugte Paarung (,,preferential pairing") ]e nach Grad der Homologie der Chromosomen eingehen nnd als Folge davon vorwiegend Bivalente bilden. Ftir einen Teil der tetraploiden Fi-Pflanzen wurde ein Vorherrschen yon Bivalenten nachgewiesen, und allgemein wurde ein Defizit an Multivalenten festgestellt, doch war damit keine Erh6hung der Fertilitgt verbunden. Die Erh6hung des Anteils der Bivalente kann daher nicht durch ,,bevorzugte Paarung", sondern sic mug durch eine vermuflieh genotypisch bedingte Verminderung der Chiasmenh~ufigkeit zustande gekommen sein. - - Die anstelle tier Multivalente gebildeten Bivalente waren demnach vermuflich heteromorph. Die Frage, ob sich flit die Zt~chtung eines perennierenden, roll fertilen Kulturroggens tetraploides Material besser eignet als diploides, mnB daher negativ beantwortet werden, sofern nicht bereits Strukturhomozygotie ft~r die drei kritischen Chromosomen erreicht wurde (EICHHORN-ROIIDE,

REIMANN-PIIILIPP).

Dokumentation Die Dokumentationsstelle ftir Biologic fiihrte im Sommer 1968 an einem Material yon 159308 Zeitschriftenaufsatztiteln, einem Teil des yon ihr erarbeiteten Materials, einen Retrieval-Test auf dem Computer erfolgreich dutch. Das Ergebnis wurde yon Fachgutachtern der Deutschen Forschungsgemeinschait, die auch die Fragen stellten, eingehend beurteflt. Die Dokumentationsstelle setzte im tibrigen ihre Arbeiten fort, um ihr gesamtes Material den Biologen nutzbar zu maehen. Wegen Engp~issen bei der Programmierkapazitat steht der AbschluB noch aus.

Max-Planck-Institut ffir biologische Kybernetik, Tiibingen Direl~orenkollegium: Prof. Dr. WERNXR REICHARDT, Geschiiftsfflhrender Direktor; Dr. VAL~NTIN BRAITENBERG, Dr. KARL GEORG GOTZ, Dr. KUNO KIRSCHF~LD. -- Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig t0, nichtst~ndig 5. I ausl~Lndischer Gast. - - VerSffentlichtnngen s. Jahrbuch MPG 1968, 207; 1969, 329. A n der Fliege Musca wurde nachgewiesen, dal3 in jedem der

ca. 3000 Schaltstationen des ersten Sehganglions, der Lamina, Erregung yon den peripheren Sinneszellen auf vier in Form

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Max-Planck-Gesellschaff t 968--1969

und histologischer F~rbbarkeit unterscheidbare Neurone fibertragen wird, die nach einem konstanten r~umlichen Muster angeordnet sind (V. BRAITENBERG und N. STRA.USFELD). ES wurde festgestellt, dab im selben Ganglion eine dieser vier Fasern jeweils durch zwei Kollaterale stets und n u r m i t der hinten-oben und hinten-unten liegenden benachbarten SchMtstelle in Beziehung s t e h t (V, BRAITENBERG). Das zwischen dem ersten und dem zweiten Sehganglion liegende Fasergeflecht wurde mit der Golgi-Technik untersucht. Es bewirkt eine exakte Vorne-Hinten-Inversion des ]3ildes auf dem zweiten Ganglion (N. STRAUSFELD). Elektronenmikroskopische Untersuchungen (B. BOSCHEK) der Feinstruktur yon Interneuronengruppen (Cartridges) in der Musca-Lamina haben zu folgendem Ergebnis geffihrt: Jedem Ommatidinm des Komplexauges kann eine Cartridge zugeordnet werden, zu der im typischen Fall sechs Axone yon Sinneszellen R 1 bis R e, vier Neurone zweiter Ordnung I_a bis L~, eine Anzahl ~#-Fasern sowie zumindest drei verschiedene Nervenfastertypen u n b e t ~ n n t e n Ursprungs geh6ren. Synapsen wurden nachgewiesen von RI_ s zu L~, L~; yon RI_ s zu cr Fasern; yon bestimmten R-Axonen zu L3; yon c~-Fasern zu L~ und L~ ; yon fl-Fasern zu ceFasern und umgekehrt. Optische Eigenschaften der Ommatidien der Komplexaugen der Fliegen Musca und Drosophila wurden a m i n t a k t e n Tier analysiert (K. KIESCHFELD und N. FRANCESCHINI). ]~S konnte nachgewiesen werden, dab sich die distalen Rhabdomerenden in der Brennebene des dioptrischen Apparats befinden. Die Qualit~t des dioptrischen Apparats reicht aus, u m die Unterschiede der Durchmesser der Rhabdomere Nr. 1 bis 6 bzw. 7 und 8 aufzul6sen. Daraus resultiert, dab die 0ffnungs~.nkel der Sinneszellen Nr. t bis 6 gr6Ber sind als die der Sinneszellen Nr. 7 und 8. Alle Eigenschaften des yon den Sinneszellen Nr. I b i s 6 gebildeten Systems (0ffnungswinkel, Rhabdomerl~nge, ,,Neurale Superposition") verglichen m i t denjenig e n d e r Sinneszellen Nr. 7 und 8 sprechen daffir, dab die Sinneszellen Nr. I b i s 6 zum Sehen bei schwachen Liehtintensit~ten spezialisiert sind. Ein Meehanismus zur Steuerung des Lichtfiusses in den R h a b d o m e r e n der Komplexaugen yon Musea und Drosophila konnte naehgewiesen werden (K. KIESC~FELD und N. FRANCEscram). Nach Lichteinfall in ein R h a b d o m e r wandern Pigmentgranula yon h o h e m Brechungsindex dicht a n die W a n d des Rhabdomers und reduzieren dadurch den Anteil des totalreflektierten Lichts. Der l)bergang yon der Hell- zur Dunkelposition und umgekehrt verl~uft in wenigen Sekunden. Dies ist m6glich, weil der Weg, u m den die Granula verschoben werden mfissen, in der Gr6Benordnung einer Lichtwellenl~nge liegt. I n Verhaltensversuchen a n Musca (H. ECXERT) wurden die relativen spektralen Empfindlichkeiten der Rhabdomere t - - 6 und die der Rhabdomere 7 bestimmt. 13eide Verteilungen besitzen je ein Maximum im sichtbaren Bereich, und zwar bei 486 und 462mix. Ein zweites Maximum im UV bei 360 mix konnte n u r ffir die Rhabdomere 1--6 nachgewiesen werden. I m langwelligen Bereich bei ca. 600 mix ist die Empfindlichkeit beider Rezeptor-Systeme auf ein Prozent der Maximalempfind!ichkeit im siehtbaren Bereich abgefallen. Die in letzter Zeit sehr umstrittene Superpositionstheorie der Bildentstehung in bestimmten Komplexaugen wurde am Auge der Motte Ephestia geprtift (P. KUNZE). Die Ergebnisse geometriseh optischer Experimente am unverletzten Auge und der Untersuchung des Strahlengangs a n Augenschnitten stimmen vollst~ndig mit der Superpositionstheorie fiberein. Verhaltensphysiologische Experimente best/~tigen dies: Ein durch eine einzige Facette in das Mottenauge projiziertes bewegtes Muster 16st optomotorische Reaktionen der Motte aus. Dutch die yon anderen Untersuchern der Superpositionstheorie entgegengestellte Lichtleitertheorie lassen sieh diese experimentellen Befunde nicht erkl~ren. I n vergleichenden elektronenmikroskopischen Untersuchungen fiber strukturelle Grundlagen ffir die Bildung der elektrischen Membranreaktion (Rezeptorpotential) in Sinneszellen wurden Organisationsmuster rezeptorischer Zellregionen herausgearbeit e t (U. T~URM). Eine hohe Konzentration yon Mitochondrien, die iiber die Mitochondrien-Konzentrationen in Axonen und Somata yon Neuronen hinausgeht, erwies sich als ein von der Sinnesmodalit~t eines Rezeptors unabh~ngiges Merkmal rezeptorischer Zellregionen. Die innere Mitochondrienfl~che dieser Zellregionen ist - - bezogen auf die Fl~ehe der umgebenden Zell-Oberfl~.chenmembran ~ in der Regel etwa zehnfach h6her Ms in Axonen gleichen Durchmessers. Zahlreiche Rezeptortypen sind ]3auelemente yon Epithellen. Am Beispiel eines Mechanorezeptors in der Epidermis von 43*

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Musca wurden die strukturellen und physiologischen Imptikationen, die mit dem E i n b a u eines Rezeptors in ein Epithel gegeben sind, untersucht (U. T~IURM). Alle Zwischenzellspalten im Epithel, inlflusive jener, die die Sinneszellen umgeben, sind gegenfiber dem extraepithelialen R a u m dutch Strukturen verschlossen, die als Ionenbarrieren b e k a n n t sind. Das ffir die Reizaufnahme spezialisierte terminale Segment der Sinneszellen ragt dutch die so gebildete Trennschicht hindurch in den AuBenraum hinein. Das AuBenmedinm, das das terminale Rezeptorsegment umgibt, k a n n auf Grund der IonenbarriereI1 in seiner ionalen Zusammensetzung v o m Zwischenzellmedium wesentlich verschieden sein. Akzessorische Zellen, die jede lZezeptorzelle umgeben, h a b e n die S t r u k t u r ionensezernierender Zellen, die geeignet sein kSnnen, die ionale Zusammensetzung des AuBenmediums mitzubestimmen. Das elekflrische Verhalten des Rezeptor-Epithels zeigt eine sehr ausgepr~gte Stoffwechselabh~ngigkeit. Dieser sowie weitere Befunde deuten auf Mitwirkung eines elektrogenen Ionentransportes der akzessorischen Zellen als Spannungsquelle bei Rezeptor-Reaktionen bin. Die Reizverarbeitung im visuellen System der Fliege wurde welter untersucht. Versuche m i t der Stubenfliege Musca (L. MA~I~EI) und der Fruchtfiiege Drosophila (E. BUCI-INER) haben fibereinstimmend gezeigt, dab die fixiert fliegenden Tiere ihre Schubkraft bei Lichtreizung reduzieren. Wird die Erregung nahe benachbarter Neurommatidien durch wechselseitige I-Iemmung in den I
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keine PrMerenzen ffir Musterunterschiede, die vom optischen System der Fliegenaugen nicht mehr fibertragen werden k6nnen. Die visuelle Perzeption yon Formen ohne vorangehende Dressur ist auch fflr Musca nicht auszuschliel3en. Bisher konnte nachgewiesen werden (W, REICHARDT), dai3 Musca einfache Objekte, wie zum Beispiel einen schwarzen vertikal orientierten Streifen auf weil3em Hintergrund, fixiert und anfliegt. Die Attraktion yon zwei Streifen ist gr6Ber als die yon einem Streifen, was sieh in der Pr~ferenz ihrer Fixierung ~iul3ert. Die Untersuchungen wurden mit einem Flugdrehmoment-Kompensator und einer Servomotorsteuerung (H. WENKING) unternommen: Eine fixiert fliegende Testfliege kontrolliert mit ihrem Flugdrehmoment die relative Bewegung ihrer optischen Umwelt. Die Fixierung eines Objektes in Flugrichtung beruht auf einem Unterschied in der St~rke der induzierten Flugdrehmomente bet progressiver und regressiver Objektbewegung relativ zu den Komplexaugen. Neben der Organisation des optomotorisehen Systems wurde die genetische Grundlage dieser Verhaltensleistung verfolgt (IV[. HEISENBERG). ES wurde ein Verfahren zur Anreicherung und Isolierung optomotorisch anormaler P u n k t m u t a n t e n in normalen Drosophila-Populationen entwickelt. Die bisher gewonnenen St~imme weisen keine oder nur geringffigige optomoforische Reakt]onen auf. U m festzustellen, welches Glied der Reiz-Reaktionskette durch den genetischen Defekt gestSrt ist, wurden die St~imme einigen Standard-Tests unterworfen. Messungen der retinalen Beliehtungspotentiale (ERG) zeigen, dal3 bet allen bisher isolierten Mutanten der Lichtrezeptionsvorgang oder einer der unmittelbar nachgeschalteten informadonsverarbeitenden Prozesse betroffen ist. Von sieben untersuchten Mutanten sind ffinf nicht in der Lage, ein Rezeptorpotential zu bilden -- obwohl Struktur und Orientierung der Rhabdomere normal erscheinen. In visuellen Tests verhalten sich diese Fliegen passiv. Die flbrigen beiden Mufanten weisen charakteristische Ver~inderungen des E R G s auf. Sie zeigen Langzeit-Photofaxis bet niedriger Lichtintensit~t sowie Lichtreaktionen der Schubkraft bet fixiertem Flug. Eine dieser Mutanten reagiert unter besonderen Bedingungen auch auf Musterbewegungen.

Max-Planck-Institut fiir Landarbeit u n d Landtechnik, Bad Kreuznach Direktor: Prof. Dr. GERHARDT PREUSCHEN.- - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 13, nichtst~indig 4. - - V e r 6 f f e n f l i c h u n g e n s. Jahrbuch MPG 1968, 281; 1969, 330. Die Entwicklung der Methode der Graphischen Linearen Programmierung 16st das Problem, eine Vielzahl abzuw~igender Informationen bet einer Entscheidung dadureh zu verarbeiten, dab der Entscheidungsakt in einen EntscheidungsprozeB aufgel6st wird, in den nacheinander jeweils nut wenige fiberschaubare und denkgerecht gesialtete Informationen einflieBen, die leieht zu verarbeiten sind. Eine besondere Rechentechnik in Verbindung mit einer graphischen Gestaltung des Prozesses, durch die Denkkapazit~iten freigesetzt werden, erm6glieht dieses Vorgehen. Die Ausffihrung der Arbeit in der Landwirtschaft ist yon biologisch bedingten Terminen abh~ngig, innerhalb deter sie optimal gestaltet werden muB, w~ihrend die Arbeitskapazit~it Iangfristig gleich bteibt. Urn diese mit dem Arbeitsanspruch in Einklang zu bringen, wurde die Methode der Arbeitszeitkontrolle entwiekelt, die sowohl einen Soll-Ist-Vergleieh einzelner Arbeitsgruppen als auch einzelner Zeitspannen erm6glicht. Bet zehnj~ihriger Anwendung dieser Methode in gr6i3eren Betrieben konnte der Mehraufwand gegenfiber dem vorauskalkulierten Bedarf yon 20 auf 5 % gesenkt werden. Der .A_nteil weitgehend terminunabh~.ngiger Restarbeit am gesamten Arbeitsaufwand hat infolge ~nderung der Arbeitsverfahren (Fremdenergie, Mechanisierung) zugenommen. Mit HiKe der Arbeitskontrolle konnten ffir diese Arbeiten betriebsspezifische arbeitswirtsehaftliehe I~alkulationsdaten auf einfaehe nnd sichere Weise gewonnen werden. Mit der Aufstellung arbeitswirtschaftlieher Kalkulationsdaten (Planzeitwerte) konnten die Untersuchungen in der Kellereiwirtsehaft und im Eindliehen Hausgarten abgesehlossen werden. Die Untersuchungen der physiologisehen Beanspruchung des Menschen dutch mechanisehe vertikale Sinusschwingungen ergaben als wesentliche I~riterien Anderungen des mecha-

Naturwissenscha/ten

nischen Schwingungsverhaltens einzelner K6rperteile, des Atemvolumens, der Atem- und Pulsfrequenz, des Euergieverbrauchs, der Flimmerverschmelzungsgrenze, der Magensaftsekretion sowie der subjektiven Wahrnehmungsst~rke. Zusammen mit den Untersuchungsergebnissen fiber die Wirkung gemisehter Schwingungen auf den Menschen ergaben sieh wichtige ]3eitr~ge ffir nationale und i~bernationale Beurteilungssysteme, die u.a. zu der Verordnung ffihrten, dal3 ab t. 1. 1970 neue Sehlepper mit ,,Gesundheitssitzen" ausgerfistet werden mfissen. Ein im Institut entwickeltes Verfahren ermbglicht eine ~Jberpriffung der Qualit~it derselben. Langzeituntersuchungen des Pulsfrequenzverhaltens fiber eine ganze Arbeitsschicht und fiber 96stfindige Tag- und Nachimessungen bet Lokomotivffihrern, Verkaufsgetr~inkefahrern, Krafffahrern und Landwirten ergaben Aufschlfisse fiber das Kreislaufverhalten, besonders auch w~ihrend der Erholungsphasen in der Nacht. In Zusammenhang mit diesen Untersuchungen konnten die Entwicklungsarbeiten zur Umwandlung analog vorliegender p.hysiologischer MeBgr6Ben in digitale Werte sowie deren Ubertragung auf I)atentr~iger ffir eine weitere Verarbeitung mit EDV-Anlagen abgesehlossen werden. Eine erste umfassende Studie fiber die Anwendbarkeit yon Systemen vorbestimmter Zeiten (SvZ) wurde abgeschlossen. Die Anwendung solcher Zeiten ist im landwirtschaftlichen ]3ereich umso eher m6glich, je st~irker es sich um techniseh bedingte und je weniger um biologisch bedingte Arbeitsvorgiinge handelt. Im Rahmen umfangreicher Untersuchungen fiber den Material/lufl im landwirtschaftlichen ]3etrieb konnten die Arbeiten auf einigen Teilgebieten abgeschlossen werden. Die den Materialflul5 in Kellereibetrieben bestimmenden Faktoren wurden nach Art und Umfang ermittelt und dabei Schwerpunkte herausgestellt. Aus den Ergebnissen liel3en sieh Bewegungsgrunds~itze yon Materialstr6men und bestimmte mengenabh~ngige Methoden ableiten. Die ?Jbertragung soleher Methoden auf Gewiichshiiuser gab neue Verh~ltniszahlen yon Wegen zur Nutzfl~che (Kulturfische) in Abh~ingigkeit yon d e r Wege- und Tisehbreite sowie von der Aufstellrichtung der Tisehe. Neue Reehnungsformen ergaben aueh die n6tige Variation dieser Einriehtungselemente in Abh~ingigkeit yon der jeweiligen Produktionstiefe (Anbauprogramm), tier Kulturart und dem Arbeitsverfahren. Aus vergleichenden Versuchen verschiedener Verfahren des Handelsdfingertransportes im landwirtschaftlichen Betrieb, in denen die Faktoren Arbeitszeit, -sehwere und -kosten untersueht wurden, konnte ein Beurteilungsmal3stab abgeleitet werden, um bet Bedingungen, unter denen landwirtschaftliehe Betriebe arbeiten, eine ffir diese gfinstigste Form zu ermitteln. - - Die inzwischen vollbesetzten neu errichteten Viehstallungen mit den dazugeh6rigen Futterlagerr~iumen erm6glichten systematisehe Untersuehungen des Materialflusses der Fnttermengen yon der Ernte ant dem Feld fiber das Einlagern bis zur Verabreichung derselben im Viehtrog. Die mit Schlepper und Wagen fiberfahrbaren Lagerr~ume gestatten eine Einlagerung des Gutes im Schfittgutverfahren. :Es ergaben sich arbeitswirtschaftliche und technische Daten als Grundlage u.a. auch ffir Kalkulationswerte. Arbeitswirtschaftliehe und produktionstechnisehe Untersuchungen zur Ermittlung der Gemelkmenge je l~uh und der davon abh~ingigen Kraftfutterbeiffitterung in versehiedenen Melkstandfolmen mit Rohrmelkanlagen ffihrten zu einem ]3eurteilungsschema der Melkarbeit unter wechselnden Bedingungen. Verhaltensbeobaehtungen des Viehs in Laufst~illen brachten Aufschlfisse fiber das territoriale Verhalten der Tiere, ihre Liege- und Frel3zeiten und ergaben Anhaltspunkte ffir eine tiergerechte Bauausffihrung yon St~llen und deren Einrichtungen. Die neuen Versuehs-SchweinesUille, deren Inneneinriehtungen ebenfalls in Abh~ingigkelt von der jeweiligen Untersuehungsaufgabe ver~inderbar sind, wurden bezogen. Aueh sie dienen der Untersuchung des in ihnen arbeitenden Meuschen bet verschiedenen Formen und Stadien der Tierhaltung. ]3ei tragenden Sauen hat sich die Einzelhaltung der Tiere ether Gruppenhaltung fiberlegen gezeigt. Der Arbeitszeitbedarf ist bet gleiehzeitig besserer individuelter ]3etreuung der Tiere geringer. Die Bedeutung dieser Haltungsform w~chst mit steigender Tierzahl. I3ei der Ferkelproduktion wurden verschiedene Buchtenformen untersueht, wobei die einstreulose Haltung wohl zum geringsten Arbeitszeitbedarf fflhrte, jedoeh war damit noch eine unbefriedigende tierische Leistung ver-

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bunden. Einzelffitterungsautomaten mit t~Lglich einmaliger Ftitterung der s~ugendell Muttersehweille wurden entwickelt. Tierverhaltensbeobaehtungen bei der Mastsehweinehaltung ftihrtell zur rationierten Automatenftitterung. Der AbschluI3 der Ulltersuchungell schmalspuriger Sehlepper, einmal in Abh~,ngigkeit yon der Kulturreihenbreite, GelAndegestaltung u.a.m., zum anderen yon der Sehlepperbauform, erm6glichte eine Determinierung ihrer Einsatzgrenzen und damit des m6glichen Einsatzbereichs. Zus~tzlich ergaben sich Daten ffir die ]3eurteilung solcher Schlepper. In Zusammenhang damit wurden die zugeh6rigen Anbauger~te hinsichtlieh ihrer Bediellbarkeit, ihres Leistungsverm6gens und ihres Zugkraftbedarfs Ulltersucht. Die M6glichkeit einer gezielten und breitfl~ehigen Unkrautbekiimp]ung mit Gasflammen wurde geprfift. In weniger hitzeempfindliehen Dauerkulturen (Obst, Wein u. a. m.) kann dieses Verfahrell mit Erfolg eingesetzt werdell. Empfilldlichere, krautartige Kulturbest~nde, wie junge R~ben u.~., lassen sich nut bei einem sieheren Schutz der Kulturpfl0mzen vor der W~rmeeinwirkung der Flamme behandeln. In Zusammenarbeit mit der Industrie wurden die Voraussetzungen ffir den ffihrerlosen Einsatz des Schleppers bei der Arbeit geklArt. Dazu wurden eill kreiselstabilisiertes Steuerullgs-Regelkreissystem entwickelt, die notwendigen Datell beim Einsatz festgestellt und rechnerisch fiberprtift. Die Ergebnisse haben ganz allgemein ftir das fahrerlose Fahrzeug Bedeutung. Am Beispiel der Insel La Palma wurde eine Entwieklungsstudie abgeschlossen. Sie ergab, daf3 die Aufstellung eines regionalen Entwicklullgsplans in einell gr613eren r~llmlichen und zeitlichei1 Zusammenhang gestellt werden toni3, um eine gewflnsehte Wirkung zu erzielen.

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suchungen zur Waehstumsphysiologie der Methanoxydierer sind abgesehlossell (M, IqAGUIB). Denitrifikation. Die physiologische Aktivit~it der nitrat-reduzierenden Bakterien l~uft mit der Menge des Nitrits parallel, w~ihrend ihre Zahl sich nicht mit dem Nitritgehalt korrelieren llil3t. An St~mmen aus 70 Isolaten wurde die Physiologie der Nitratreduktion unter Berflcksichtigung der Umsetzungen ill der Gasphase (gaschromatographisch) und ill der flfissigen Phase untersucht (L. TAN). - - Nitrifikation. Da die Zahl der chemolithotrophen Nitrifikanten im See sehr gering ist, wurde der Schwerpunkt der Ulltersuchullgen auf die heterotrophe Nitrifikation gelegt. Zahlreiche St~imme wurden isoliert und taxonomisch und physiologisch untersucht, wobei besonders die Abhiingigkeit der Nitrifikallten yon der Kohlenstoffquelle ulld dem Sauerstoffgehalt interessierte (P. GODE). - - Untersuchungen zur bakteriellell Stickstoff-Fixierung zeigten, dal3 Bakterien aus verschiedellen taxonomischen Gruppen im See eine Rolle spielell. Ffir die Stickstoff-Bilanz des Sees ist der bal~tefiell gebundelle Stickstoff jedoch unwesentlich (A. HXLKE). - - H. BIEBL schloB die Ulltersuchungen zur 0kologie der Athiorhodaceen weitgehend ab. S. ALIM bestimmte in einem am Institut entwiekelten Chemostaten in kontinuierlicher IKultur enzymkinetisehe Daten an Vibrionen.

A lgologi e Wasserbltiten verursaehenden Blaualgen Oscillatoria agardhii, rubescens und redekei wurden isoliert Von O. argadhii liegen Monoalgenkulturen, yon O. rubescens und 0. redekei Klonkulturen vor. Mit einem P16ner ulld einem Schweizer Kloll yon 0. rubescens wurdell vergleichende UnterDie

suchungen zur Variabilit~Lt der Art durchgeffihrt Danach diirftei1 die bisherigell taxonomischen Kriterien ft%reille siehere Ullterscheidung der iihnlich pigrnentierten O. rubescens und O. proli/ica kaum allsreichen. O. rubescens und O. agardhii sind aufgrund ihrer llnterschiedlichell spektraleI1 Absorption Max-Planck-Institut fiir L i m n o l o g i e , P16n (Holst.) leicht unterscheidbar. - - Massenkulturei1 roll O. redekei im Chemostaten ergabell eine relative Wachstumsra• h yon 0,6--Gesch~ffsfflhrender Direktor: Priv.-Doz. Dr. HANS JflRGEN OV~RBECK. - - Direktor am Institut: Prof. Dr. HARALD 0,7, was einer Verdoppelung in t2 h entspricht. Damit dtirftell auch Vertreter der ill dieser Hinsicht noch wenig unterSIOLI. - - Weiteres Wissenschaftliehes Mitglied: Prof. Dr. suchten planktischen Oscillatorien zu Wachstumsleistungell FRIEDRICH LENZ. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG bef~ihigt sein, wie sie yon den planktisehen Nostocaceen 1968, 285; 1969, 333. bekanllt sind (M.-E. MEFFERT). In Verbindung mit der Surtsey Research Society in Reykjavik Abteilung Allgemeine Limnologie wurden im Sommer t968 die streng all postvulkanische Dampfaustritte gebundenen Pionierbiotope ill den KraterriiuDirektor: Priv.-Doz. Dr. HANS JORGEN OVERBECK.- - W i s s e n men der neu elltstandenen Vulkallinsel untersucht. I m Juli schaftlieh Arbeitellde: st~kndig 10, niehtst~ndig 12, darunter 8 t968 hattell schon mindestens t00 Algenarten (darunter minausl~ndische Gaste. destens 9 Cyanophyten) auf Surtsey oberhalb der Flutlinie FnB Zur Abteilllng geh6rt die Limnologisehe Flul3station des MaxgefaSt. Im Sommer 1968 lieB sich bei erheblich erh6hter Planck-Instituts ft~r Limnologie in Schlitz (Hessen). (~rtlicher Artenzahl eille derarfige Ausweitung der voi1 Kryptogamen Leiter: Prof. Dr. JOACHIM ILLIES. Wissenschaftlieh Arbeibesiedeltell Fl~iehell naehweisell, dal3 die r~iumliche Bindung tende: standig 5, niehtstandig 4. der Pionierbiotope an Spaltensysteme llur noch undeutlich erkenllbar war. Die Algenbesiedlung lliBt vermuten, dab vor allem der Wind Ms Transportmittel voll Florenelemelltell aus Bakteriologie dem benachbarten terristrischen Bereich dient. U m den weiDie 1966 mit einem Mitarbeiterstab im PluI3see begonnenen retell Fortgang der C)kogenese beurteilen zu k6nnell, wurdell Untersuchungsprogramme wurden Ende t 969 vorlAufig beendie wichtigsten Pionierarten ill die Kulturensammlung aufgedef. Die chemische Wasseruntersuchung wurde automatisiert, nommen (G. H. SCI~WABE). damit konnte der Umfang der Untersuehungen welter geEs wurde der Pigmentgehalt yon Blaualgen ulltersucht. Hierbei steigert werden. Das Datenmaterial ist weitgehend durch erfolgte eine Auftrennung in wasser- und acetolll6sliche Pigdell Mathematiker des Instituts im Reehenzentrum der Unimente, wobei qualitativ und qualltitativ Ver~nderullgen im versit~t K i d allsgewertet worden. Die seit t966 im Plui3see Pigmelltgehalt in Abh~ingigkeit vom Elltwicldullgsstadium der und Sch6hsee eingebauten Registrieranlagen haben sieh beAlgell interessierten. Ferner wurden methodische Vorarbeiten w~hrt, die Daten werden jetzt auf Maglletspeieheri1 erfal3t. zur Bestimmung yon Kohlellhydraten ill Algenkulturell unterI)er Einsatz yon C14-markierten organischen Substanzen zur nommell. Hier bew~ihrtell sich besollders Cl~-markierte PlankErfassung killetischer Daten yon Freilandpoplllationen (Ks, tonalgen und der radioautographische Nachweis markierter [z, V, CO~ fix.) gab Hinweise auf den engen Zusammenhang Exkrete (G. WEINMANN). - - Um n~ihere Aussagen tiber die yon Enzymmuster und Substratangebot. ]3erechnungen zeigen, 1Vfineralisierung des Phosphors im Gewiisser zu bekommen, dal3 die bakterielle Produktion die gleiche Gr613ellordnung wurdell die am Phosphatabbau be• Phosphomonoerreicht wie die antotrophe Produktion. ]~in wesentlicher Teil esterasell ulltersucht. Hierzu wurdell Freflandbefllnde komder autotroph gebildeten ]3iomasse wird ullmittelbar am Ort biniert mi* experimelltellell Untersuchullgen all Anacystis der Entstehung in Bakterien-Biomasse umgesetzt. Bakterien nidulans sowie defillierten Mischkulturen roll Anacystisstehen damit am Anfang der Nahrungskette. Umfangreiche Enterobacteriaceell. Die Arbeit konzentrierte sich auf die qualitative Untersuchungell konzentrierten sich auf Gew~ksser- Kinetik illtra- und extracellul~irer, d.h. freigel6ster PhosVibrionen. Es wird versueht, zu einer biochemischen 0kologie phomonoesterasen. Messungen der Phosphatasekinetik erder Gewiisserbakterien vorzustol3en (J. OVERBECK, H.-J. gabei1, dab bei hohem Substratallgebot hohe MichaelisKRAMBECK). Konstalltell vorliegen. ]3ei Verminderung der Substratmenge Nach jahrelangen Bemi~hungen konnten methan-oxydierende vermindert sich auch die Michaelis-Konstante, d.h. die AffiBakterien in Reinkulturen gewonnen werden. Die St~mme nit,it zum Substrat wird h6her. Welter ergab sieh u.a. eine bleiben nach zahlreichen Passagen noch aktiv. Der Gasumsatz deutliche Abh~Lllgigkeit zwischen Enzymaktivitgt und Substratwurde gasehromatographiseh untersucht. Umfallgreiche Ullterangebot (W. REICHARDT).

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Limnozoologie Umfangreiche Untersuchungen inl PluBsee galten dem Zooplankton. Die Entwicldung nach dem Eisbruch ist gekennzeichnet dutch ein sehr starkes Wachstum einiger Zooplanktonpopulationen, insbes, der Rotatorien (fiber Wochen logarithmisches Wachstum). Die Erw~rmung der oberen Wasserschichten bewirkt bet einigen Arten ein Abwandern in die Tiefe. Berechnungen zur Biomasse und Produktion yon Filinia lo~giseta hat W. HO~MANN durchgeffihrt. - - I m Sfidpolarmaterial konnten 53 Thekamdben-Arten festgestellt werden, hiervon 6 neue Arten. Am artenreichsten waren die Proben aus Mooren, obwohl Sphagnen Ms Torfbildner nicht vorhanden sind und dureh Laubmoose sowie Agrostis und Azorella ersetzt werden. Trotz der niedrigen pH-'vVerte fehlen die auf der n6rdlichen Halbkugel typischen Moor-Thekam6ben. An ihre StelIe treten 2 tyrphophile Nebela-Arten, die rein austraIbiont sind. Dagegen fehlen die Nebelinen vdllig in den sfrandnahen Biotopen, die in der Sp~tzwasserzone liegen. Abgeschlossen wurde die Untersuchung im Heviz-See im westhchen Ungarn, der sich dutch ein trichterfdrmiges Profil und warme Mineralquellen auszeichnet. Bet 33 ~ Wassertemperatur wurden verschiedene tropische Nymphaeaceen angesiedelt, deren Besiedlung mit Testaceen untersucht wurde. Durch die z.Z. laufende Untersuchung in tropischen Stunseen Venezuelas wird sich eine Vergleichsm6glichkeit ergeben (TH. GROSPIETSCI-I). - - Die Revision der Gatfung Bagels beendete I. MOLLER-LIEBENAU (vgl. Bericht der Limnologischen Station Niederrhein in der MGP). Material yon 2 Sammelreisen auf die Canarischen Inseln wurde aufgearbeitet. Plecopteren fehlen auf den Canarischen Inseln ganz; Trichoptet e n wurden nut in geringer Arten- und Individuenzahl angetroffen (I. M~LLER-LIEBENAU).

Laboratorium Ohle Die Prim/~rproduktion des Phytoplanktons ist im See wghrend des ganzen Jahres streng abh~ngig yon der Intensit~t der eingestrahlten Sonnenenergie. N/ihrstoffbedingte Hemmungen der Produkfion trefen ausschlieBlich im Sommer infolge Phosphat-Verarmung des Epilimnions ein (W. OHLE). - - Die best/indig geringen Konzentrafionen yon Spurenelementen rufen keine Produkfionsbegrenzung hervor (P. GROTI~). - - I n Reinkulturen yon Scenedesmus quadricauda akkumulieren ge16ste organische Stoffe, die in Gegenwart yon Bakterien teilweise selekfiv verbraucht werden, insbes, die freien Aminos~uren und Peptide. Die gleichen Prozesse konnten direkt in Seen beobachtet werdeu. Vergleichbar mit dem Verhalten der organischen Stickstoffverbindungen ist das der geI6sten Kohlenhydrate; in beiden F~llen resultieren Minimalkonzentrationen an freien Aminos~Luren und Zuckern, jedoch bleiben permanent erhebliche Mengen an Polypeptid- und Polysaccharidhaltigen Komplexen erhalten. Aueh Plan!dconfette unterliegen einem schnellen, wiederum selektiven Abbau (K. GOCKE, G. WEIN~ANN). - - Ffir die Zooplanktonentwicklung wird im See der wesenthche TeiI der Phytoplankton-Biomasse direkt oder fiber die Bakterienbesiedlung verbraucht. Die im Winter selbst unter dem Eis eintretende Fett-Anreicherung der Copepodeu weist auf eine gute ErnEhrungsgrundlage bin (K.-E. NOWAK).

Limnologische Flg/3slation Schlitz Die Bestandsaufnahme der tierischen Besiedler der Fulda wurde abgesehlossen; einzelne Arten wurden erstmals aneh quantitativ erfaBt. An einem Mittelgebirgsbach (Breitenbach) wurde die quantitative Erfassung a n d experimentell-dkologisehe Untersuchung der gesamten limnischen Produktion begonnen und im ersten Jahreszyldus abgescMossen. Die volatile Benthosfauna ist wesenflich umfangreicher als bisher vermuter: Der Verlust all limniseher Produktion an den umgebenden aerischen Biotopen liegt in der Gr6genordnung yon 5 g/m2~annum. Die Daten der Limnofauna europaea wurden in Computer eingespeist, so dab die statistische Hochrechnung des echten Artenbestandes regionaler Wasserfaunen mdglich wurde (J. ILLIES, P. ZWlCI~). - - Die Systematik und Typologisierung der Grundwasserbiotope ist abgeschlossen, Grundwasseruntersuchungen wurden fortgesetzt (S. HUSMANN). Die experimentell-dkologische Untersuchung der Wanderung, Reproduktion, Aktivit~t und iuterspezifischen Reaktiouen bet mehreren Gammarus-Formen wurde zu einem ersten AbschluB gebracht. Es handelt sich in den untersuchten BAchen um zwei systematiseh und 6kologiseh ein-

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Naturwissenscha[ten

deufig nnferschiedene Arten mit gegenlEufigen Wanderaktivit~ten, die sich im Jahresgang zu komphzierten Aktivit~.tsnlustern kombinieren (M.P.D. MEIJERING). - - Die chemischen Analysen-Methoden ffir Stickstoff-Komponenfen in FlieBw~ssern wurden verfeinerf und ihr Tagesgang im Einzugsgebiet mehrerer 171iel3wassersysteme untersucht. Vorarbeiten ffir eine systematische Erfassung chemischer Daten im FluBsystem der Fulda wurden begonnen und die Abbauzonen nach Zufuhr allochthonen Materials bestimmt (J. BRX~g). Abteilung TropenSkologie Direktor: Prof. Dr. HARA_LD SIOLI. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~Lndig 6, nlchtst/~ndig 9, darunter 6 ausl~ndische G~iste. Durch ein zwischen der MPG und dem Conselho NacionaI de Pesquisas (Brasilianischer Nationaler Forschungsrai) abgeschlossenes Convenium wurde die Zusammenarbeit der Abteilung Tropendkologie mit dem Insfituto Nacional de Pesquisas da Amaz6nia (Amazonien-Forschungsinsfitut des Brasilianischen Forschungsrats) nunmehr auch offiziell festgelegt. Die Feldarbeiten und die Analysen der FIuB- und Regenwasserproben ffir die Untersuchung der Stoffbilanz des Einzugsgebietes des Rio Negro wurden abgeschlossen. Die Ergebnisse best~tigen die extreme Armut der B6den des Einzugsgebiets an Reserven yon freiwerdenden 16slichen Mineralstoffen, einschlieBhch yon Nfitlrstoffen ffir den Pflanzenwuchs. Von den Elementen Fe, N, P, K, Ca, Mg, Mn werden mit Ausnahme yon Fe etwa die gleichen Mengen mit dem Niederschlag dem Einzugsgebiet zugeffihrt, wie mit dem FluB aus ibm weggeffihrt werden (H. UNGElVIACH). Ein das derzeifige Wissen t~ber die Podsol-B6den in den gesamten Tropen zusammenfassender ,,Review of Research on Tropical Podzols" wurde nach Auswertung der I~21imadaten yon fiber 200 fiber den Tropengfirtel verfeilten Stationen der PAO zur Publikation fibergeben. Tropische Podsole haben als Ursprungsort yon Schwarzw~ssern Bedeutung ffir die IAmnologie und Landschaffs6kologie jener Zone. - - Abgeschlossene Untersuchungen fiber die Laubstreuproduktion im amazonischen Terra-firme-Hochwald ergaben eine mitflere j~hrliche Streuprodukfion you 7,4t/ha (5,6t BlOtter, 1,8t anderes pflanzliches Material (Holz und Frflchte)); mit dieser Streu kehren j~hrlich im Mittel 105,6kgN, 2 , 2 k g P , 12,TkgK, 5,0 kg Na, 18,4 kg Ca und t2,6 k g M g zum Boden zurfick. Der Aschengehalt der Streu hetrug 246,8 kg/h/Jahr. Die Werte liegen allgemein unter den Werten aus vergleichbaren Wiilderu in anderen Tropengebieten; auch sie sind Ms Auswirkung der Armut amazonischer Bdden aufzufassen (H. KLINGE). Untersuchungen zum Meso- und Mikroklima yon Waldstandoften sowie zu deren Wasserhaushalt wurden in der Umgebung yon Manaus in Urwald (Hochwald), Sekund~rwald und Pflanzungen sowie in verschiedener Hangh6he a n d in der Nghe eines Wasserlaufes durchgeffihrt. Erste Ergebnisse fiber die Strahlung im Sekund~rwald ergeben f fir den Bereich yon 36OO--7800/~ 0,6--19%, 5900--78OO A 4 , t - - 1 2 , 2 % , im UV yon 2000--3000 A 0--8,6 %, 3000--4000 ~ 0 - - 1 , t % gegenfiber der freien Flliche. Diese geringe Strahlungsintensit~t muB Ms wirksamer 0kofaktor bei der Waldregenerierung a n d der Entwicldung der Bodenflora angesehen werden (W. L. BRINK-

MANN),

Der Sauerstoffhaushalt amazonischer Fische, vor ahem solcher amazonischer Schwarzw~sser, war Gegenstand besonderer IIntersuchungen. I m nnteren Rio Negro bewegte sich die O 2S~ttigung des Wassers zwischen 43 % im Juli (Hoehwasserzeit) und 83 % im Oktober - - Dezember (Niedrigwasser). Der Biologische-Sauerstoff-Bedarf war sehr gering und zeigte keine Beziehungen zur O~-Konzentration, auch war die potentielle O~-Produktion in diesem Schwarzwasser ~uBerst niedrig. Bet Kaltlufteinbrficheu berichtete Fischsterben in manehen amazonischen Gew~ssern konnten auf das Aufsteigen kClhIeren, O2-armen Tiefenwassers bet Abkfihlung der oberen Wassersehichten zurackgeffihrt werden. Amazonische Fische benSfigen zur Atmung mindestens O,75--t,OmgO~/1 Wasser, ihr O 2Verbraueh hegt nahe der ffir Pische allgemein festgestellten unteren Grenze (R. GEISLER). Bet Pfitterungsversuchen im Labor an amazonischen Kaimanen ergeben sich Einblicke in die Rolle, die diese Tiere in elektrolyt- und produktionsarmen amazonischen Gew~ssern spielen, indem sie sich vou aus n~hrstoff- uud produktionsreichen Biotopen (Ufertagunen des Amazonas) in Mfindungsseen yon Amazonas-Nebenflfissen zu gewissen Zeiten einwandernden Fischschw~rmen ern~hren und die Gew~sser mit

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ihren Stoffwechselprodukten dfingen. - - Die limnologischen und landschafts6kologischen Gegebenheiten des Senkungsgebietes der Quellregionen des Rio Xingfi konnten durch Vergleich mit den im Prinzip /~hnlichen, nur in den Gr6Benordnungen versehiedenen Verh~ltnissen in der Amazonasniederung verst~ndlieh gemacht werden. - - Bet der fortgesetzten Aufarbeitung des amazonischen Chironomidenmaterials erh6hte sich die Zahl der neuen Arten yon 350 auf :k 400, die der neuen Gattungen yon 30 auf :t: 40. Sieben neue Arten und zwei neue Gattungen wurden beschrieben. - - Vergleichend morphologisehe Untersuchungen, die an das Hypopygium inversum ether neuen amazonischen Chironomiden-Gattung anknfipften, k o n n t e n den Torsionsmechanismus des Hypopygiums bet Chironomiden kl~ren. Auf Grund ether Vereinbarung mit Prof. BRAUNITZER, MPI ffir Biochemie, wurden ffir dessen vergleichende Untersuchungen yon H/imoglobinen gut t000 g Larven ( • 500000 Indivlduen) des amazonischen Chironomus strenzkei gezfichtet (E. J. FITTKAU). Eine Zuchtanlage ffir Chironomiden wurde entwickelt u n d Chironomus tepperi aus dem subtropischen Australien darin erfolgreich gezfichtet, womit diese A r t als neues Labortier in Europa eingeffihrt wurde. - - Der Sauerstoffverbrauch yon zwei n a b verwaudten Chironomidenarten bzw. U n t e r a r t e n (Chironomus thummi thu~mi a n d Chironomus thummi piger), die sich in ihren 6kologischen Anw unterseheiden, wurde mit ether Mikroa p p a r a t u r b e s t i m m t (B. SC~AgF). Im ,,Chironomiden-Zentrum" wurde eine Bibliographie fiber die gesamte Chironomidenliteratur bis zum J a h r e t970 (ca. 3500 Titel) und ein I n d e x aller beschriebenen ChironomidenArten u n d -Gattungen (etwa 8000 Namen) zur Ver6ffentlichung zusammengestellt (E. J. FI~:TKAU und F. REISS). Weiterhin konzentrierten sich die taxonomischen a n d 6kologischen Arbeiten a n palaearktischen Chironomiden auf den Verwandtschaftskomplex ,,Tanytarsini". Dabei ffihrte die Revision der G a t t u n g ,,Micropsec~ra'" zu ether AufspMtung in 3 monophyle• Artengruppen, w~hrend die Revision der G a t t u n g Tanytarsus eine -0berarbeitung (zusammen m i t E. J. FITTKArJ) aller vorhandenen Typen erforderte und zu einer Reduktion der gfiltigen Arten yon t25 auf 56 ffihrte. Zum Zweek weiteren Verst~Lndnisses der Verwandtsehaftsbeziehungen und Biogeographie der ,,Tanytarsini" wurde umfangreiches Chironomidenmaterlal aus Sibirien, der Mongolei und Nepal durchgesehen, das u.a. 20 neue Tanytarsini-Arten verschiedener Gattungen m i t neuen phylogenetisehen u n d zoogeographischen Perspektiven enthielt. I m Selenter See bet P16n, der noeh nicht wie die meisten anderen holsteinischen Seen allzusehr eutrophiert ist, wurden periodisch e Untersuchungen fiber die Benthos-Fauna (vor allem Chironomiden) und die (3kologie (O2-Gehalt und Temperatur) des Profundals dieses Gewgssers durehgeffihrt. Untersuchungen fiber die Abh~ngigkeit der A t m u n g yore O2-Angebot bet Larven, Vorpuppen u n d Puppen des tropischen Chironomus strenzke~ zeigten, dab P u p p e n einen hSheren O~-Verbrauch h a b e n als Larven, deren Verbrauch dem der Vorpuppen gleicht. Licht- u n d elektronenoptische Studien (in Zusammenarbeit m i t U. W~LscI~, Kid) fiber die 0sophagialinvagination bet Chironomus strengkei zeigten drei Zelltypen, yon denen der eine, mit groBen Kernen, stark ausgebildetem, endoplasmafischem Retikulum u n d n u t wenigen Mitochondrien, die peritrophische Membran sezerniert (I. PLA~Zmz-ScHuL~z). I m Profundal des GroBen P16ner Sees wurden monaflich quantitative bodenfaunistische Proben e n t n o m m e n und die Zahlen der Larven yon Chironomus plumosus a n d Chironomus anthracinus m i t gleichzeitigen Temperatur- und Sauerstoffmessungen in Verbindung gebraeht. Profundale Sedimente des GroBen P16ner Sees aus verschiedenen Tiefen wurden auf Gesamtphosphor, Trockengewicht und Glfihverlust analysiert. Die Larve ether bisher u n b e k a n n t e n Form, n~mlieh der Trissodadius grandis KIEFF. wurde gezfichtet und beschrieben (S. MOZLEY). Die 6kethologischen Arbeiten Dr. WEI~NER SAT~LERS, die durch den tragisehen Tod des jungen, vielversprechenden Forschers bet einem Flugzeugunglfiek zu einem allzufrfihen Ende kamen, erbraehten noch die Aufklgrung des Baus des Netzes der amazonischen Macronema ulmeri (Trichoptera) ; es ist kein ungetortures, in toto abgeschiedenes fibrillgres Sekretionsprodukt, sondern wird aus Spinnf~iden d u t c h instinktiv vorgezeichnete Bewegungsfolgen konstruiert. Drei yon der Abteihmg Tropen6kologie ffir das Internationale Biologisehe F r o g r a m m (IBP), Productivity of Freshwaters, aufgestellte Forsehungsvorhaben ffir das Amazonasgebiet stehen vor dem AbschluB bzw. sind abgeschlossen: t. Unter-

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suchungen in loco fiber die Prim/irproduktion im freien Wasser (C14-Methode) wurden im Rio Solitudes, Lago do Castanho, Rio Tapaj6s und Rio Negro, d.h. in den verschiedenen Gew~ssertypen des Amazonassystems, durchgeffihrt. Dabei zeigten sich grundlegende Unterschiede. Gleiehzeifige Algen- u n d Bakterienz~Lhlungen ergaben fiir dell Rio Negro (Schwarzwasser) 200000--300000 Bakterien/ml und < 10000 Algenzellen/ml fiber den gesamten Jahreslauf, w/~hrend im Rio Solitudes (WeiBwasser) starke jahreszeitliche Fluktuationen auftraten m i t maximal im Oktober (Niedrigwasserstand) 50000 Bakterien/ml und 15000 Algenzellen/ml gegen n u r 3000 Algenzellen/ml im April (Hochwasserstand) (G. SCHMIDT). 2. Die amazonischen ,,schwimmenden Wiesen", ether der beiden ffir die Produktivit~t der amazonischen Gew/isser wichfigsten Biotope, konnten nach der floristischen Zusammensetzung a n d der Wuchsform der sie aufbauenden GrEser sowie nach dem Chemismus (Leitf~higkeit, pH), der Sichttiefe, Temperatur und dem O2-Gehalt des Wassers in 3 H a u p t t y p e n eingeteilt werden, die auch sehr verschiedene fierische Besiedlung besitzen. Die H6chstzahlen der tierisehen Besiedlung liegen bet • 800000 Individuen/m ~. Die Feldarbeiten a n d die Auswertung sind abgeschlossen (W. JI~NI~). 3. Die Untersuchungen des Mageninhaltes yon 49 Fischarten aus zentral-amazonischen Regenwaldbiichen zeigten, dab die Fische nicht n u r allochthones Material aufnehmen (Laubstreu, Pflanzenreste, Ameisen), sondern in gleichem MaB auch autochthones (aquatische Insektenlarven). Ausgesprochene Nahrungsspezialisten fehlen, auch morphologische Besonderheiten (Z~hne, Maulstellung) zeigen keinen merkbaren EinfluB auf die Nahrungsauswahl. Demnaeh seheint der Nahrungsfaktor ffir die Artbildung und Verbreitung der Fisehe im Amazonasgebiet n u r eine geringe Bedeutung zu h a b e n (H.-A.

KNOPPEL).

Limnologische Station N i e d e r r h e i n in der Max-Planck-Gesellschaft z.F.d.W., Krefeld-Hiilserberg (his 31. t 2. t 968) Letter: unbesetzt.--Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 4. Ver6ffentliehungen s. J a h r b u c h M P G 1968, 288; 1969, 337.

Arbeitsgr~ppe HI~RBST Die forfgesetzte limnologische Untersuchung eines Weihers im Rekultivierungsgebiet des Braunkohletagebaues ergab eine starke Ansbreitung des Laichkrautes Potamogeton berehtoZdii, das aufgrund der Transparenz des Wassers bis fiber 3 Meter Tiefe hinabgeht u n d hier in h6herer Abundanz als Chain vuZgaris var. v. f. eontravia auftI~tt. Typha latifolia verschwindet nach Einpendeln auf einen gleiehbleibellden Wasserstand fast quant i t a t i v aus dem Gew~sser, w~hrend sich T. angustufolia ausbreitet. Das P h y t o p l a n k t o n beherrsehen Chrysophyceen, im Periphyton wird eine anomale Entwicldung der Diatomee Covvoneis pZacentula festgestellt. Die Einnisehung aquafischer Tiere (Copepoda) und das Auftreten neuer Arten (Cladocera) wird beobachtet. Die waehsende Population yon Leueaspius delineatus wirkt sich noch nicht erkennbar auf die Nahrungskette aus. Eine bisher fehlende quantitative Metbode zur biologischen P r o b e e n t n a h m e im Litoral zeigt bedeutende qualitative Differenzen gegenfiber konvenfionellen Methoden. Die Fortffihrung der Saprobit~tsuntersuchungen an etwa 1000Probenstellen in FlieBgewiissern Nordrhein-Wesffalens ergab weitere Unterlagen zur Doknmentation der 6kologischen Potenz aquatischer Indikatororganismen. Die Revision der G a t t u n g Baetis (Insecta, Ephemeroptera) wurde abgeschlossen. 12 Arten konnten als jfingere Synonyme yon 8 frfiher besehriebenen A ~ e n erkannt, eine durch KIM~IINIS t960 vorgenommene Synonymisierung zweier Arten (B. gemellus E a t o n t885 m i t B. rhodani Pictet t843--45) wieder aufgehoben werden. Die insgesamt 26 europAischen Arten der G a t t u n g wurden nach ihren larvalen und imaginalen Merkmalen in 1 t Artengruppen unterteilt.

Arbeitsgruppe S]~IDEL (Ab t. 1. t969 ,,Limnologische Arbeitsgruppe Dr. SEIDEL am Max-Planck-Institut ffir Zfichtungsforschung") Die Untersuchungen fiber die Wirkung h6herer Pflanzen auf die Belastungsstoffe des Wassers wurden in den Berichtsjahren ausgebaut.

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In Laborversuehen wurde ein Sortiment yon 60 hSheren Pflanzen auf seine Wirkung auf 7 Mikroorganismengruppen, teils pathogener Art, untersucht. Offenbar ist die Wirkung auf Mikroorganismen nicht auf ein alien Pflanzen gemeinGames Prinzip zuriiekzufiihren, sondern auf verschiedene, yon der Ptlanze produzierte Biozyde mis sehr unterschiedlichem Wirkungsspektrum. In halbtechnischen Anlagen verhalten sich Salmonellen und Enterokokken wie natante Formen, E. colt wie eine sessile Form. Best~tigt sich grunds~Ltzlich dieses unterschiedliche Verhalten, so wird es in der Wasserhygiene bert~cksichtigt werden mtissen. Die halbtechnischen Versuche und vorbereitende Laborversuche galten schwerpunktm~Big der Eliminierung hSher halogenierter Phenole (Pentachlorphenol) und (in Zusammenarbeit mit der Univ. GSttingen) S-haltiger Aromaten. Ausreichende Ver~r~glichkeiten, insbes, von Scirpus lacustris gegenfaber diesen Verbindullgen wurden bewiesen; eine Adaption yon Pflanzen an hShere Konzentrationen (100mg/ml und mehr) ist mSglich. Das Keimungsverhalten yon Scirpus lacus~ris wurde wetter untersucht. Au~3erordentlieh aggressive Reagenzien (z. B. konz. Schwefels~iure und konz. SalzsXure) haben sich als zur Keimungseinleitung geeignet erwiesen (in Verbindung mit Lichtund KElteintervallen). Auch der Keimling selbst ist verhiiltnismaBig unempfindlich gegeniiber aggressiven Reagenzien, was fi~r erfolgreiche Sterilisation yon Jungpflanzen durch Passagen wichtig ist. Bet Experimenten zur Transformation yon Schl~immen durch die Einwirkung hSherer Pflanzen, die vorzugsweise mit dem Kernforsehungszentrum Karlsruhe (M. BIT~MANN) durchgeft~hrt wurden, treten ietzt dort dutch neue Betriebsverfahren Schl~Lmme sehr ver~Lnderter Zusammensetzung auf. Erste Versuchsserien haben gezeigt, dab Phragmi~es vommunis bet der Trocknung, Vererdung und grol?en Volumeneinengung der Schl~Lmme nieht negativ beeinflul3t wird und seine hohe Wirksamkeit zeigt. Die Schlammaufbereitung des Kernforsehungszentrums ist vollsti~ndig auf dieses Verfahren umgestellt worden.

Max-Planck-Institut fiir experimentelle Medizin, G6ttingen Geschs Direktor: Prof. Dr. Dr. W E ~ E ~ KOLL (gest. am 9. 1 I. 1968), dann Prof. Dr. WOLFGANG SCHOEDEL. Direktoren am Institut: Prof. Dr. FRIEDRICH CRAME~, Prof. Dr. GONTER V. EHRENSTEIN, Prof. Dr. WALTHER VOGT. - Weitere Wissenschaftliche Mitglieder : Prof. Dr. KARL THOMAS (gest. am 6.9. 1969), Prof. Dr. JOHANI~S P I I P E R . - Ausw~rtige Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. Dr. GONTHERWEI~ZEL, Ttibingen; Prof. Dr. WILHELM LOCHNER, Dt~sseldorf. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 289; 1969, 338.

Abteilung Pharmakologie Direktor: Prof. Dr. Dr. WX~NER KOLL (gest. am 9. 1 ~. t968), z.Z. unbesetzt. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 7, nichtst~ndig t 1.

Arbei~sgruppe HAASE Dutch pr~idilektive Lokalan~isthesie eines Muskelnerven l~Ll3t sich die VOll histologischer Seite vertetene Auffassung widerlegen, dab die motorische Ingervation dee Muskelspindeln durch Alpha-Nervenfasern nur in Kombination mit GammaFasern auftritt. Funktionell gibt es sieherlich eine monistische Innervation, so dab die Empfindlichkeit der Muskelspindeln fallweise nur durch Gamma- oder nur dureh fusimotorische Alpha-Motoneurone modifiziert werden kann (HAAsE U. SO,LEGaL). Der yon niedrigschwelligen Extensoren-Afferenzen ausgehende und auf pr~Ltibiale Muskelspindeln gerichtete ]usimotorische Reflex wird - - wie eine starke Extensoren-Aktivierung z.B. nach intercoUieul~rer Dezerebrierung zeigt - - gberwiegend dutch spinale Extensoren-Interneurone vermittelt und gefbrdert (BoEs, HAASE, MOHLBERG, ROP~E U. SO,TAG). Dieser Reflex, der nicht nur Alpha-, sondern auch Gamma-Fusimotoneurone aktiviert (SCHLE~EL U. SONTAG), wird dutch die Erregung yon Muskelspindel-Afferenzen ausgel6st, die ipsilateraI in den antagonistischen Ful3extensoren und kontralateral in den homologen pr~itibialen Plexoren entspringen (HAASE U. VOGEL).

Naturwissenscha]ten

Bei gleichm~igiger, konstanter An~sthesie antworten ExtensorMotoneurone deefferentierter Katzen nach intercollicul~irer Dezerebrierung aui segmentale Testreize mit Rekrutierung, hOheren Entladungsfrequenzen und k~irzerer zentraler VerzSgerung; gleichzeitig n i m m t die recurrente Hemmung der Extensor-Motoneurone ab. Die bet durchtrennter Gamma-Spindelsehleife und mit einem konstanten Quantum reflexwirksamer Afferenzen erhaltenen Resultate sprechen dafi~r, dab die Drosselung der recurrenten Hemmung zur Dezerebrierungsspas~izitiit ftihren kann (HAAsE, KUCKIJCKU. NOTI~).

Mi~imaIe CO-Konzentrc~lione~*, die in der Regel fiir ungefghrlich gehalten werden, rufen bet Katzen verst~rkte spinale Reflexentladungen hervor, die nach Ende der CO-Beatmung noch mehrere Stunden anhalten und gelegentlich mit verl~ngerten Reflexzeiten einhergehen. In den polysynaptischen Komponenten der Beugereflexe treteI1 die excitatorischen Nachwirkungen einer vorfibergehenden CO-Beatmung, die vermutlich nicht auf reiner Hypoxie beruht, besonders augenf~illig in Erscheinung (BARRIOS, KOLL U. MALOI~NY; BA~I0S u. MALORNY).

Aebeitsgruppe WELLHbNER Die Untersuehungen mit Aconilin all regenerativ ]unklionieeenden Membranelementen wurden in ether Gemeinschaftsarbeit mit LEICHT und MEVES am Physiologisehen Iustitut der Univ. Kiel fortgesetzt. Das Membranpotential wurde intrazellular all groBen Neuronen aus dem Ganglienring yon Helix pomatia gemessen; Versuche im Current Clamp und Voltage Clamp schlossen sich an. Die Aconitin-Erregung erwies sich wie die Tetrodotoxin-Inhibition als sehr spezifisch: Beide Wirkungen kbnnen speziesabh/tngig ausbleiben, w~hrend Veratridin speziesunabhgngig zu ether Erh6hung der Natriumpermeabilit~t der 3/Iembran ft~hrt. In Fortsetzung der Arbeiten fiber respiratorische Reflexe wurde die Impulsh~iufigkeit in Alpha- und Gamma-Efferenzen nach selektiver pharmakologischer Aktivierung langsam lettender Vagusafferenzen (Pulmonaler respiratorischer Chemoreflex) gemessen. Ergebnisse: 1. Die von S~A~S besehriebene reziproke Innervation inspiratorischer und exspiratoriseher Motoneurone kann zumindest nicht nur durch eine Kopplung auf spinaler Ebene erkl~rt werden. 2. Die Funktion der GammaSpindelschleife ist fiir die skeletomotorische Innervation der Intereostalmuskulatur keine notwendige Bedingung; die Intercostalatmung wird auch nach Ausschaltung der fusimotorischen Innervation (Chlorpromazin oder Durchtrennung der Dorsalwurzeln) effizient gehalten. - - Bet diesen Untersuchungen waren Zweifel an der Nfeinung aufgekommen, dab an intereostalen Motoneuronen eille recurrente Hemmung nicht wirksam werde. Eigene Untersuchungen haben vorerst gezeigt, dab die hnpulsdichte in ether schnelleitenden Efferenz zum M. intercost, ext. herabgesetzt wird, wenn man dell N. intercostalis externus des gleichen, des cranialen oder des caudalen ICR antidrom reizt (Dorsalwnrzeln durchtrenut). Zusammen mit dem Pharmakologisehen Institut der Univ. GieBen wurde das aus Bienengift gewonnene Neurotoxin Apamin auf spinale Wivkungen untersucht. Es gelang dabei fflr ein Polypeptid der Naehweis einer stark erregenden Wirkung auf spinale Neurone. Dieser t3efund wurde yon anderer Seite nach iontophoretischer Applikation des Polypepiids an spinalen Interneuronen best~itigt.

Arbeitsgruppe Neurochemie (Priv.-Doz. Dr. VOLKEt/ N E U H O F F ) Morphologische Untersuchungen mit spezifischen histochemisehen F~rbungen haben ergeben, dab die chronisehe Gabe yon Lysergs~Luredi~thylamid (LSD 25) bei Kaninchen zu ether streng auf die Region CA2 des Hippocampus lokalisierten Vermehrung yon Nucteoproteinen im Cytoplasma fflhrt. Die chronische Gabe yon ~-Methyl-lysergs~ure-butanolamid (Deseril| verursacht eine weniger starke, aber deutliche Zunahme der Nucleoproteine in der Region CA 3 und in der Area dentata des Ammonshorns. In der Grol3hirnrinde, den Stammganglien, dem tieferen Hirnstamm und dem Kleinh i m wurden keine vergleiehbaren Ver~nderuugen gefunden. Toxische Zellsch~digung durch LSD 25 oder Deseril waren nicht zu beobachten (NEUHOFF, :~/~LILLER,TER MEULEN). Durch fraktionierte Zentrifugation und Dichtegradientenzentrifugation yon isolierten Hippocampi wurden die Kern-, Mitoehondrien-, Mikrosomen- und Myelinfraktionen sowie drei Praktionen synaptiseher Membranen gewonnen. Mit der MikroDisk-Elektrophorese in 5 tal Kapillaren an 20 % Polyacryl-

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amid-Gelen wurden die aus den Zellpartikeln gewonnenen 16slichen Proteine fraktioniert. Die Fraktionsmuster sind ffir die subzellularen Komponenten verschieden. Nach 10fiigiger i.v.Injektion yon 2 mal t~igl, der halben LDs0 an LSD 25 ist eine Vermehrung der niedermolekularen Proteine in der Mitochondrien- und Mikrosomenfraktion und eine Abnahme in zwei Fraktionen der synaptischen Membranen festzusfellen, w~ihrend die Zellkernfraktion in ~bereinstimmung mit den morphologischen Befunden unverlindert bleibt (NEUHOFF, W6RNER, FRDLICH, WEISE). U m weitere Anhaltspunkte fiber die Proteinsynthese in Netyen zu gewinnen, wurden in vitro-Versuche mit radioaktiv markierten Substanzen an isolierten Nervi optici yon Ratten unternommen. Der Pool an freien Aminos~iuren in der Retina und dem Nervus optieus wurde durch zweidimensionale Mikro-Chromatographie der dansylierten Aminos~nren an Polyamid-Schichten bestimmt, h n Nervus opticus ist die Konzentration an Threonin, Alanin nnd Lysin h6her und die an Glutaminsiiure und y-AminobuttersXure (GABA) niedriger als in der Retina. Die 16sliehen Proteine des Nerv. opticus enthalten mehr saute Aminos~uren als die der Retina. Naeh der in vitro-Inkubation yon Nervi optici in l~C-Glncose konnte die Umsetzung in 14C-Asparagins~ure, -Ghtamins~Lure, -Serin, -Threonin, -Glycin, -Alanin nnd -GABA nachgewiesen werden. Nach Inknbation in 8H-Leucin wnrde nach MikroDisk-Elektrophorese an 20 % Polyacrylamidgelen gezeigt, dab "H-Lencin in fast alle 16sliche Proteine des Nerv. opticus incorporiert wird. Die mit Triton X t 00 zusiitzlich extrahierbaren Proteine weisen eine h6here spezifische 3H-Leucin Radioaktivit~t auf als die 16slichen Proteine (CASOLA,WEISE, NEVHOFF). 238 aus histologischen Schnitten isolierte Nervenzellen des Trigeminuskerns eines Falles yon subacuter sclerosierender Panencephalitis (SSPE) wurden cytophofometriseh analysiert und unter identischen Bedingungen mit 236 Zellen eines Kontrollfalles vergliehen. Bet der S S P E land sich eine ProteJnvermehrung um 40%, eine RNS-Zunahme um 34% und eine DNS-Abnahme um 29% gegenfiber der Kontrolle. Die Computer-Analyse der MeBdaten yon Zellen mit Ninhydrin-Sehiff-F~rbung zeigt auf Grund des Verteilungsmusters, daB die Proteinvermehrung nicht auf das Cytoplasma beschritnkf ist, sondern auch Zellkern und Nucleolus erfaBt hat. Die Zunahme yon RNS in den erkrankten Zellen stimmt mit der Annahme fiberein, dab der S S P E eine Masern-VirusInfektion zugrunde liegt (TER~IEULEN, MULLER, NEUHOFF,

TER MEULEN, MULLER,ENDERS-RUCKLE,NEUHOFF, K~CKELL, JoPPiClt). Um ldeinste Mengen Protein mit immunologischen Verfahren charakterisieren zu k6nnen, wurde eine Methode der Mikro-Immunpgzipitation entwickelt und mit der Mikro-DiskElektrophorese kombiniert. Nach der Fraktionierung ether Proteinmischung an Polyacrylamid-Gelen in 5 txl Kapillaren werden die Proteine bet neutralem p H gefiirbt, die Banden unter einem Stereomikroskop herausgeschnitten und das Protein aus den Gel-Scheibchen ( ~ 450 ~x) elektrophoretisch eluiert. Dieses Protein kann in die L6cher ( ~ 500 ~x) einer 0,75--1,25 % Agaroseschicht (Dicke 1--2 ram) zur freien Diffusion gegen ein geeignetes Antiserum eingetragen werden. Das Immnnpr~zipitat ist ohne jede Anf~rbung im sehr~gen Auflicht unter dem Stereomikroskop nach 5--20 rain eindeutig erkennbar. Es k6nnen noch t0-Sg Humanalbumin durch ImmunprAzipitation naehgewiesen werden (N~uI~O~F, SCHILL). Zur Bestimmung yon AminosAuren tin pico-Mol Bereich wurde das Verfahren yon Woods und Wang der zweidimensionalen Chromatographie an Polyaerylamidschichten nach Umsetzen yon Aminosguren mit t-Dimethylamino-naphthalin-5-sulfonyl-chlorid, Dansyl-C1 (GRAY und HARTLEY) in den MikromaBstab fibertragen. Die Mikro-Chromatographie wird auf 3 • 3 em groBen Polyamidfolien durchgeffihrt, wobei ffir beide Dimensionen nur 5 min ben6tigt werden. Unter ether UV-Lampe sind noch ~0-~Mol der einzelnen dansylierten Aminos~uren (AS) an ihrer gelben Fluoreszenz und ihrer spezifischen Lage im Chromatogramm zu erkennen. Wenn I~C markierte AS mit unmarkiertem Dansyl-C1 oder unmarkierte AS mit 14C-Dansyl-C1 umgesetzt werden, sind nach zweidimensionaler Mikro-Chromatographie und Abpr/iparieren der kleinen Folienareale unter einem Stereomikroskop dutch Aktivit/itsz~hlung im Szintillationsz~Lhler fiber die spezifische Radioaktivitgt quantitative Bestimmungen mit gleicher Empfindlichkeit m6glieh. Von den Chromatogrammen k6nnen mit den hoehempfindlichen Filmen der Strahlenschutzplaketten bereits nach 3--6 Tagen Exposition auch klare Autoradio-

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gramme gewonnen werden. Das Verfahren ist gut geeignet zur schnellen Reinheitsprfifung yon radioaktiven Aminos~urepr~paraten. In einem Arbeitsgang kann eine Mischung yon transfer-Ribonucleins~uren auch mit ininimalem Ausgangsmaterial direkt charakterisiert werden (NEuHOFF, YON DER HAAR, SCHLIMME, WEISE). In geeigneten Extrakten aus ldeinsten Mengen definierter Hirnstrukturen k6nnen damit neben den freien AS auch GABA und Serotonin ohne weitere Reinigungsprozeduren in pico-Mol Mengen bestimmt werden (NEUHOFF, WEISE). Wenn die Aminos~urezusammensetzung yon Proteinen mit der Dansyl-Methode bestimmt werden soll, mfissen die Proteinl6sungen zuvor gereinigt werden. Es wurden Mikro-Dialysierkammern ffir Volumen zwischen 10 ~xl und 500 [xl entwiekelt. Sic werden auf einen in Plexiglas eingelassenen Magnetstab fixiert und die Dialyse gegen beliebig groBe AuBenvolumen in Bechergl~sern unter st~ndigem Rfihren durchgeffihrt (NEUtIOFF, KIEHL). Mit der Mikro-Disk-Elektrophorese an 8 % Polyacrylarnidgelen und der zweidimensionalen Mikro-Disffusionstechnik wurden Priiparate yon reiner DNS-abh~Lngiger RNS-Polymerase aus E. colt (STERNBACH) untersucht. Es konnte gezeigt werden, dab in w~13riger L6sung 3 Proteinpartikel mit verschiedenen Molgewichten nebeneinander existent sind. Diese drei (24 S, 18 S nnd 13 S) Partikel besitzen eine unterschiedliche Affinit~t ffir die Matrizenbindung. Mit steigender Ionenst~rke lassen sich die hochmolekularen in die niedermolekularen Komponenten umwandeln. Nach Fraktionierung fiber Primer-Gele oder nach Isolierung der die Polymerasepartikel enthaltenden Gelscheibchen l~iBt sich nachweisen, daB jede Komponente enzymatische Aktivit~it besitzt. Die gleiehen Befunde konnten auch mit zwei RNA-Polymeraseprgparaten von ZILLIG erhoben werden. Nach Elution der Partikel aus den Gelscheibchen mit sofort anschlieBender Refraktionierung fiber ein zweites 8 % Gel konnte gezeigt werden, daB jede dieser 3 isolierten Polymerasepartikel sich erneut in alle drei ursprflnglichen Komponenten umlagern kann, die dann ihrerseits wiederum enzymatische Aktivit~Lt besitzen. Alle drei I~omponenten haben die gleiche AS-Zusammensetzung (NEUHOFF, WIESE, STERNBACH) und binden den ffir die Polymerase aus E. colt spezifischen Hemmstoff Rifarnpicin, ohne daB die Fraktionierung dadnrch beeintriichtigt wird. Heparin hingegen bewirkt als ebenfalls hoch wirksamer Hemmstoff der Polymerase die Umwandlung der 24 S- nnd t8 S-Partikel in t5 S-Partikel (t Mol 13 S-Partikel + 2 Mol Heparin). Rifampicin wird auBerordentlich test an das Protein, Heparin nur locker gebunden. Durch Mikrodiffusion der Polymerase gegen die Matrize DNS oder polyd (A-T) in 0,75% Agaroseschichten l~iBt sich der Enzym-Matrizen-Komplex darstellen. Dabei hat Rifampicin keinen EinfluB auf die Komplexbildung und seine Stabilit~it. Heparin hingegen bringt den Enzym-Matrizen-Komplex vollstAndig zur Dissoziation, worauf sich zwanglos die inhibitorische Wirkung yon Heparin zurtickffihren l~iBt. Zur Erld~irung der Rifampicin-Hemmung wird angenommen, dab Rifampicin neben dem Syntheseort der Polymerase gebunden wird und diesen nur dann blockiert, wenn keine Synthese ablAuft. Durch die Darstellung der Enzym-Matrizen-Komplexe in Agaroseschichten konnte zudem gezeigt werden, dab die Polymerase auBer der Bindungsseite ffir die Matrize eine Bindungsstelle ffir Rifampicin besitzt, die nieht identiseh ist mit den Bindungsstellen ffir die Substrate ATO und U T P (NEuHOFF,

SCHILL, STERNBACH). Dutch Mikro-Disk-Elektrophorese an 20% Polyacrylamid Primer-Gelen wurde der Nachweis ether RNA-abhitngigen RNA-Replicase erbracht. ]:)as E n z y m ben6tigt informatorisehe RNA als Matrize und zeigt cine spezifische Abh~ngigkeit yon dieser Matrize (I~EUI~OFF, JACHERTS).

Abteilung Physiologie Direktor: Prof. Dr. WOLFGANG SCHOEDEL. - - Wissenschaftlich Arbeitende: stAndig 9, nichtst~Lndig 19.

Avbeitsgvuppe OCI~WADT Die Untersuchungen der NierenfunMion beim experimentellen Hochdruck ffihrten zu folgenden Ergebnissen: Beim Goldblatt-Hoehdruck der Ratte (einseitige Nierenarterienstenose) ist in der unter dem erh6hten Blutdruck stehenden Niere die Markdurchblutung (OcHWADT und GIRNDT) nnd das Glomerulumfiltrat der juxtamedullgren Nephrone (OcI~WAD% STUMP~ nnd LOWlTZ) erh6ht, Gleichzeitig ist die Wasser- und Natriumresorption in den Henleschen Schleifen der oberflAch-

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lichen Nephrone v e r m i n d e r t (OCHWADT, STUMPE u n d LowI~z). R a t t e n mit dieser A r t des Hochdrucks zeigen auch ~m wachen Zustand nine erh6hte renMe Ausscheidung, ein vermehrtes Trinkbedfrfnis u n d einen gesteigerten ~ochsalz-Appetit (OcHWADT und KRAMER). Beim DOCA-Hochdruck linden sich keine wesentliehen Ver~nderungen der fraktionellen Wasser- und Natriumresorpdon in den einzelnen Tubulusabschnitten (OcHWADT, I~LYUSZ und MENDOZA-OSoRIO). I m Zusammenhang m i t diesen Untersuchungen wurde nachgewiesen, dab endogenes und exogenes Renin bzw. Angio~ensin die Natrium-Resorpfion im distalen Tubulus h e m m t (OcHwADT, LOWlTZ u n d STUN~'E).

Arbeitsgruppe PIlfER An K~eme~ vo~z Ka~zenhaiec* wurde der i u s t a u s c h yon CO s u n d O~ untersueht. Insbes. wurden die Beziehungen zwischen den Transportvorg~ngen d u t c h Atemwasserstrom, B l u t s t r o m u n d Diffusion herausgearbeitet und m i t den entspr. Vorg~ngen bei SAugetieren verglichen. Schon bei leichter Hypoxie k o m m t es beim I~atzenhai zu einer Verminderung der O~Aufnahme, obwohl das Atemzeitvolumen erh6ht ist. Versuche, bei denen die Haie dureh elektrische Reizung aktiviert wurden, zeigten, dab anaerobe Energiegewinnung voriibergehend groBe Bedeutung erlangen kann, wobei Milchs~ure in erheblichem AusmaB gebildet wird, die St6rung des S~ure-BasenGleichgewichts jedoch durch besondere Mechanismen gering gehalten wird (B~IJ~AR~EN u n d PnPER). Der Gasaustauseh in der Vogellunge wurde an theoretischen Modellen analysiert. PaBt m a n diese Modelle an die experimentellen Befunde beim H a u s h u h n an, so li~Bt sich die Diffusionskapazit&t far O~ abschAtzen, die m i t der gemessenen CODiffusionskapazit~t gut fibereinstimmf (ScHEID, PFEIFER a n d Pn~ER).

Arbeitssto[[weehsel des Skele~tmusl~els. Am isolierten durchbluteten Skelettmuskel (Gastrocnemius des Hundes) isf die Bezahlung der O~-Schuld nach Beendigung einer Arbeitsperiode m i t der Regeneration yon I~reatinphosphat korrelierto A m gleichen Pri~parat wurde bei ktinstlicher E r h 6 h u n g der D u r c h b l u t u n g nine Zunahme des O~-Verbranchs ohne vergr6Berte Arbeitsleistung gefunden. Eine Bilanzana/yse der verb r a n n t e n Substrate zeigte eine starke Beteiligung der Verb r e n n u n g yon intramuskul~r gespeieherten IZohlehydraten u n d F e t t e n bei kurzdauernden Arbeitsperioden (DI PRA~PEEO,

Naturwissenseha[ten

Stunden ein ausreichender Gasaustausch fiber die Flflssigkeit mGglich. Bei Verwendung des inerten Fluorkohlenwasserstories k o m m t es zu keiner irreversiblen Ver~nderung der alveolaren Oberfl~chenkr~fte bei F1fssigkeitsatmung (ROFEE).

ArbeStsg~,uppe Biochemie (Priv.-Doz. Dr. HEISIEICH MATTI~AEI) Ribosomenmechanik. Mehrere Bindestellen des Ribosoms konnten d u t c h unterschiedliche 2r m i t den Codons ftir die aminoterminalen AminosAuren des Hfllenproteins yore Phagen fr naehgewiesen werden. Die Donorstelle, die Akzeptorstelle u n d daneben noch zwei welfare Decodierstellen (SWAN). Die Mechanik der nichtenzymatischen und enzymatisch codierten Bindung yon Aminoacyl-tRNA a n Ribosomen wurde m i t Hilfe von SubstratsAttigungskurven eingehend untersucht (Z6LLNER). Eine Interferenz der codierten und niehtcodierten Aminoacyl-tRNA-Molekeln k o n n t e d u t c h competitive Inhibierung in der enzymatischen Bindung wie such in der Synthese yon Polyphenylalanin nachgewiesen warden (KREUZEE). Humane RNA-Synthese. Aus h u m a n e r Placenta wurden hochgereinigte DNA-abh~ngige RNA-Polymerase und Chromatin isoliert, welches als NIatrize fiir das 16sliche E n z y m dien• (VoIGT, KAUFMANN, LINDENSCHMIDT). I n gereinigten Zellkernen und 16sliehem Desoxyribonncleoprotein wurde eine oscillierende RNA-Synthese gefunden (GARBRECHT). Human Protein-Synthese. t R N A - P r a p a r a t e aus Normal- und Tnmorgeweben zeigten charakteristische groBe Unterschiede in der Beladbarkeit Ifir bestimmte Aminos~uren (HELLER, NETI~). Eigenschaften yon Initiationsfaktoren zeigten Proteinfaktoren yon Tonsillen-Ribosomen: Sie binden spezifiseh Poly U, G n n d Poly A, U, G, u n d sic stimulieren die Bindung yon d u t c h diese Polynncleotide codierter Aminoaeyl% R N A (CAFFIER). Die Elongatlonsfakntoren T F I und T F I I aus Tonsillen wurden in nahezu reiner F o r m dargestellt (BE~MEI~). Der Einflug yon T F I und G T P auf die Substrathindung a n alle Decodierstellen des Ribosoms wurde nigher eharakterisiert (KEXMEI~). Mehrere Substratkomplexe dieser E n z y m e k o n n t e n aufgezeigt warden (BE~MEK).

Abteilung Chemie Direktor: Prof. Dr. FRIEDRICH CRAMER. - - Wissenschaftlich Arbeitende: stAndig 13, nichtst~ndig 12. AuslAndische Gi~ste 10. CERRETELLI, SPILLER und PnPER). Trans[er-Ribonudeinsiiure. Die N-Oxidation der spezifischen Transfer-Ribonucleins~uren tRNAaefe,P~e tRNAS%r~, u n d des Set m i t Monoperpthals~ure i*ihrte zu Dimeren yon tRNAKcfe Arbdlsgruppe ROFER-ScIIOEDEL einer verfeinerten Vorstellung fiber die dreidimensionale Ober]lii~he~l~i[tein den Lu~genalveolen. A n fetalen Tierlungen Sfrul~ur der tRNA. Die Aminoacylierungsgeschwindigkeit und an isolierten atelektatischen Lungen yon menschlichen yon t R N A wurde in Abh~ngigkeit yon der Temperatur Frflhgeborenen liel3 sich ein Mangel an oberf1~ehenaktiven gemessen u n d dem Schmelzverhalten zugeordnet. Mehrere Phospholipoiden nachweisen. Dabei land sich nine Beziehung Modifikationen am 3'-terminalen Ende der t R N A ~ e wurden zwischen dem Phospholipoidgehalt und der im Druck-Volumen~Phe erfolgte durch ausgeffhrs F o r m b e s t i m m u n g yon tRNA~eie D i a g r a m m meBbaren Gr6Be der Oberft~chenkr~fte. An isolierR6ntgenldeinwinkelstreuung. Die Kristallisation yon t R N A ~ e t e n Frt~hgeborenenlungen lieBen sich die d u t c h erh6hte ObergeIang in Form yon EinkristaIlen, die ffir die R6ntgenfl~chenkr~kfte bedingten Entfaltungsst6rungen durch Substistrukturanalyse geeignet sind. Verbesserte Reinheitsbestimt u t i o n m i t oberfl~chenaktiven Substanzen kompensieren mung yon t R N A ist m i t Mikromethoden m6glich (CEAMER, (R0~ER). - - I m Tierexperiment lassen sich die Eigenschaften ECKSTEIN, ERDMANN, GOMEz-GuILLEN, VON DEE HAAR, LAder yon dem Oberfl~chenfilm bedeckten alveolaren Oberfl~che DURNER, SCHLII~INE, teilweise in Zusammenarbeit m i t V. NEUdurch eine starke ]3eatmung, dureh Veriinderung der Umge~OFF u n d M. WEISE, Neurochemie (Mikromethoden) sowie bungstemperatur, durch Einbringen yon Proteinl6sungen in O. I~RATKY und I. P!LZ, Univ. Graz (R6ntgenkleinwinkeldie Alveolen u n d d u t c h Eingriffe in den Zellstoffweehsel streuung)). ver~ndern (LINaELBAC~, RO~EE, S~O~Z). - - Ver~ndert m a n Ribosomale Ribonueleinsilure. Die N-Oxidation yon drei ribodie Hypophase des alveolaren Oberflgehenfflms - - etwa dureh somalen Ribonucleinsi~uren zeigte den Grad der Basenpaarung Einbringen yon Detergentien oder Proteinen - - so beeinfluBt in diesen Nucleinsituren (CEAMER, ERI)~ANSI). das sein Fl~chen-Oberfl~ehenspannungsdiagramm u n d d a m i t seine F~higkeit, die Alveolen zu stabilisieren (Rt~ER). F f r die Biogenese yon Mitoc1~ondrien in Neurospora crassa. MitoF u n k t i o n des Films ist sein Verhalten bei raschen Fl~chenchondriale und cytoplasmatische Ribosomen unterscheiden ~nderungen yon Bedeutung. Eine Blasenmethode erlaubt f b e r sich in fast alien Proteinen; die Proteine beider Ribosomen die Messung des Blasenradins u n d des Oberfl~chendruekes die warden an eytoplasmatischen Ribosomen synthefisiert. E i n fortlaufende ]3erechnung und Registrierung der Oberfl~chenzellfreies Poly-U-abh~ngiges System zur Proteinsynthese aus spannung bei raschen ~inderungen der Blasenfl~che (SLA~A). Mitochondrien l~Bt sich m i t einem System aus E. coil, nicht N i t dieser Methode lieB sich zeigen, dab aus den. LungenalveMen jedoch m i t dam cytoplasmatischen System der gleichen Zelle gewonnenes oberfliichenaktives 1V[aterial Filme bildet, die f f r oder anderer Eukaryoten kreuzen. Mitochondrien n n d Cytodie Alveolarmechmaik gi~nstigere Bedingungen bieten als reine plasms e n t h a l t e n formylierbare tRNA~e~f, abet nur in MitoDipalmitoylleeithin-Filme (Sc~IOEDEL, SLAg& HANSEN). Dies chondrien ist eine Transformylase nachweisbar, die tRNA~e~ f f h r t zur Untersuehung des Verhaltens yon Mischfilmen, aus E. coli, Mitochondrien und Cytoplasms formyliert. Die besonders yon Filmen, die aus Lecithin und einer ProteinBiosynthese dieses Enzymes finder jedoch im Cytoplasms komponente bestehen (ROFER, MAN,Z). start. Mitoehondriale DNA enth~lt Gene fSr die mitochondriale tRNAXetf. Mitochondriale Ribosomen b e n u t z t e n ISLettenFli~ss~ghei~satmu~g bei Siiuge~iere~r Spontanatmende Ratten anfangsfaktoren, die durch bakterielle F a k t o r e n ersetzt warden f b e r l e b t e n eine dreistfindige Submersion in einer oxygenierten k6nnen (K~NTZEL, SALA). Fluorkohlenstoffverbindung. Bel k f n s d i c h e r B e a t m u n g ist fiber

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Trans/er-FaMoren. F i n stabfler Komplex aus G-Faktor und Ribosolnen wurde isoliert und Untereinheiten des G-Faktors in der Ultrazentrifuge eharakterisierg (GoTTSCHALIq PAI~MEG-

GIANI). A ufnahme yon Nucleinsiiure in Zellen. Die Aufnahme von DNA, RIgA und Polynueleotiden durch Ascites-Zellen wurde studiert (Sc~IELI.). DNA-Polymerase. Mit Hilfe bakterieller DNA-Polymerase wurden unter Yerwendung analoger Substrate DNA-iihnliche Polymere synthetisiert und deren Struktur untersucht. Au~grund yon Untersuchungen des simultanen Primer-Abbaus bet der Synthese alternierender Polydesoxynucleofide gelang es, ein Modell ffir E. colt DNA-Polylnerase-5"-Exonuclease zu entwiekeln (LEZlUS). RNA-Polymerase. Enzyln-Aggregate konnten durch MikroDisk-Elektrophorese charakterisiert werden. Die Polylnerisation modifizierter Substrate und ihr Mechanislnus der Hemm u n g mittels Rifalnpicin wurden untersueht. Fine weitere Arbeit galt dem Mechanismus der ,,de-novo-Synthese", wobei im matrizenfreien System aus Triphosphaten Homopolynucleotide gebildet werden (CRAMER, SC~I24FER, S~EENBACH, teilweise zusamlnen mit V. NEUHOFF und M. WEISE, Neuroehemie (Mikro-Disk-Elektrophorese)). tJolynueleotidphosphorylase. U n t e r Verwendung fluoreszierender Nucleotide oder fluoreszierender Polynucleotide gelangen kinetische Untersuchungen der Wirkung des Enzylns Polynucleotidphosphorylase aus E. coli und M. luleus (ScHEIT, Synthese yon Kettenl~inge Phosphatrest verestert ist,

Oligonudeotiden. Oligodesoxynucleofide bis zur 5 wurden Init der Triesterlnethode, bet der der der Internucleotidbindung Init Trichlor~ithanol dargestellt (CATLIN, ECKSTEIN, FR6LKE, RIZK,

Oligonudeotidsynthese am polymeren Triiger. Das SyntheseVerfahren wurde durch Verwendung Inakropor5ser Harze und Inodifzierter Kondensations- und Abspaltungsbedingungen verbesserg und ein Heptanucleotid, das alle 4 Nucleotide enth~lt, als bisher l~ngstes Oligodesoxynucleotid synthetisiert. Die 2(m-Pyridyl)-~thyl-Gruppe wurde als neue Phosphatschutzgruppe eingeffihrt(FREIST, HELBIG, K6S~ER). Nueleosid-phosphorothioate. Die Synthese yon Nucleosid-5'phosphorothioaten, -2', 3~-cyclophosphorothioaten, -St-0-(t thiotriphosphaten) u n d -5'-0-(l-thiodiphosphaten) wurde entwickelt, Polylnere mit Phosphorothioatbrficken dargestellt und ihre Aktivit~t bei der I n d u k t i o n yon Interferon untersucht (]~CKSTEIN, GINDL,MATZURA,STERNBACH,teilweise zusammen Init T. MERMAN, USA (Interferon-Induktion)). Chemisehe Synthese ~nodi[izierter Nucleotide. Es gelang die Darstellung yon 4-Thiopyrimidin, 2,4-Dithiopyrimidin und yon 2-Aminopurin-Nucleotiden. Die Verbindungen zeigen langwellige Absorptions- sowie Fluoreszenzemissionsspektren

(BASC~A~G, FA~BEe, JAcom, S c ~ ) . 8'-Amino-Nucleoside. 5'-Amino-Nucleoside und 5'-N-Alkylaminonucleoside sowie Nucleotid-AnMoge mit P-N-Bindung wurden dargestellt und ihr Verhalten gegenfiber Enzymen untersucht (HETTLER, JASTORFF, MURAYAMA). RSntgenstrukturanalysen. Die S t r u k t u r yon 4-Thiouridin, 2,4-Dithioridin, Uridin-2', 3'-0,0-cyclothiophosphat, 3'-O-Acetyl-4-thiothynlidin, 5'-Desoxy-5'-methylalninoadenosin, dem kristallinen Nomplex yon t-Methyl-4-thiouraeil und 9-Methyladenin, 3-Dfisopropylamino-benzisothiazol-l,l-dioxid und yon zwei EinschluBverbindungen des Cyclodextrins m i t Jod und n-Propanol wurden b e s t i m m t (ECKSTEIN, HETTLER, SAENGER,

SCHEIT, SUCK). Einsehluflverbindunge~. Der EinschluB eines chiralen Stoffes durch Cyclodextrin k a n n an den ORD-Spektren n n d der Einschlul3 yon Radikalen durch Cyclodextrin a n den E S R -

Spektren gezeigt werden (CRAMER, I-IETTLER, MACKENSEN, OHARA, StgNSSE). Chemie der 1, 9-Bemisolhiazol-S, S-dioxid-8- Verbindungen (Pseudosaccharin-Derlvate). Die Pseudosaccharin-oxiln&ther zeigen Beckmann-Ulnlagerung und Beckmann-Fragmentierung; die Ulnlagerung der Pseudosaccharin&ther yon Nucleosiden ffihrt zu Aminonucleosiden (HETTLER, NEYGENFIND).

Imm~nehemie Strukturau/kldirung yon Immunglobulinen, Meehanismus der Antik~rperbildung. Jede Ilnlnunglobulin-lAette besteht aus zwei Abschnitten: einem N-terminalen variablen und einem C-ter-

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minalen k o n s t a n t e n Abschnitt. Die Spezifitgt der Antik6rper wird durch die Alninos/guresequenz der variablen Teile bestimmt, die yon Immunglobulin zu Immunglobulin unterschiedlich, abet homolog ist. Um zu entseheiden, ob diese VariabiIit~t genetisch deterlniniert ist oder durch einen somatischen Hyperlnutationsprozeg zustandekolnmt, wurden die Arbeiten zur chemischen Charakterisierung der Antik6rpervariabilit/~t fortgeffihrt. - Es wurde die Prim~rstruktur yon vier weiteren monoMonalen Ilnmunglobulin-L-Ketten yon ~- bzw. Z-Typ aufgekl~rt (~ B. J . p . Kern, 911 Reste: PONS~INGL, HESS und HILSC~MANN; 2 B. J . P . New, 216 Reste: LANGER, STEINMETz-KAYNE und HILSCHMANN ; ~ ]3. J.P. Ti, 2t 5 Reste: SUTER, BARNIKOL, WATANABE u n d HILSCHMANN; ~ B. J.P. Vii, 216 Reste: PON-

STINGLund HILSCHMANN). Fine Gegenflberstellung der bis jetzt b e k a n n t e n L-Ketten lieg Mar erkennen, dab die Variabilitiit nicht dutch regellos verteilte P u n k t m u t a t i o n e n bedingt ist, sondern einem Ordnungsprinzip folgt, das in den sog. Subgruppen seinen Ausdruck finder. AuI Grund einer abgestuften Homologie k a n n jedes Protein einer dieser Subgruppen zugeordnet werden. Fflr die N-Ketten konnten wir drei, ffir die ~-Ketten vier Subgruppen forlnulieren. Dieser Befund spricht ffir einen evolutioniiren Ursprung der Antik6rpervariabilitiit aus einer Stalnlnform, wobei die Subgruppen die I-Iaupt~iste, die in ether Subgruppe zusalnlnengefaBten einzelnen Proteine die Endverzweigungen eines phylogenetischen Stalnmbaumes darstellen

(HILSCHMANN, BARNIKOL,HESS, LANGER,PONSTINGL, STEINMETZ-KAYNE, SUTER, WATANABE). Sollte sich dieser Befund d u t c h weitere Untersuchungen besfatigen, so wfirde das bedeuten, dab ffir jeden K e t t e n t y p in der I
Abteilung Molekulare Biologie Direktor: Prof. GONTER V. EtIRENSTEIN. - - Wissensehaftlich Arbeitende: st~ndig 4, nichtst~ndig 8. Ausl~ndische G~ste 4.

Nach dem Umzug der Abteilung voln ,,Departlnent of Biophysics" der Johns Hopkins Universit~t in Baltimore, Maryland, nach G6ttingen, konnte bier iln J a n u a r t969 die Arbeit roll aufgenommen werden.

Struktur yon Membranproteinen. Aus mehreren Grflnden war die inhere Melnbran aus Mitochondrien zun~ichst das naheliegenste Versuchsobjekt. Es ist gelungen, die Proteine der inneren Melnbran yon Mitochondrien aus Rattenleber in drei IKlassen versehiedener MolekulargrOBe aufzutrennen. Klasse t, Mol.-Gew. 50000 Init t Kolnponente, I41asse 2, Mol.-Gew. 25000 m i t ungefiihr 6 I4olnponenten, Klasse 3, Mol.-Gew. 15 000 Init ungef~ihr 2 Kolnponenten. Worn Gesamtprotein der Membran sind 25% in Klasse t, 40% in Klasse 2 und t 5 % in Klasse 3, zusamlnen also 80% der Gesalntproteinmasse. Ferner ist es gelungen, das Protein der Klasse I rein darzustellen und Karten der tryptischen Peptide dieses Proteins zu erhalten (J. TsAI, H. TsAI, G. v. EHRENSTEIN). Elektronenoptische Untersuchungen wurden an i n t a k t e n Mitochondrien

und

an

Pr~parationen

von

inneren

Membranen

ausgeli~hrt (J. KIND). Ziichtung yon Miiusemyelomzellen unter Zellkulturbedingungen. Verschiedene Proteine ausscheidende Miiusemyelome wurden unter Zellkulturbedingungen gezfiehtet, und zwar: die Kappakette ausscheidenden Myelome 70E und 4613, das I G A ausseheidende Myeloln 6A, das Halbmolekfile ausscheidende Myeloln 6C und der Niehtausscheider AS. Die Aminosliurensequenz der l~appakette, die Tumor 70E ausscheidet, ist b e k a n n t durch die Untersuchungen yon DREYER, HOOD und GRAY. Die konstante C-terlninale Hiilfte der IKappakette, die Tumor 4613 ausseheidet, h a t nach unseren Untersuchungen dieselbe Alninosiiuresequenz wie die C-terlninale H~ilfte der 70E Kappakette. Die Zellen yon 70E und 46]3 scheiden unter Zellkulturbedingungen Proteine aus, die mit den in vivo ausgeschiedenen Benee-Jones-Proteinen identisch sind. Dieses wurde yon uns durch Markierung Init radioaktiven Aminos~iuren und tryptischen Peptidkarten nachgewiesen (W. OSTER-

630

Max-Planck- Gesellschaft 1968--1969

TAG, G . v . EHI~ENSTEIN). - Elektronenopfische suchungen all dieseii Zellen fiihrte J. KIND aus.

Unter-

Isolierung yon messenger-RNA aus Myelomzetlen in Zellhultur. Die Myelomzellen, bes. 70E und 6A, widmen uiigefEhr 30% ihrer gesamten Proteinsynthese deln sezernierten Protein. Da die messenger-RNA ffir das sezernierte Protein nach M. SCHAEFF langlebig zu sein scheint, sollte theoretisch 30 % aller m R N A in diesen Zellen spezifisch far das jeweils sezernierte Protein seth. Eine Kappakette, z.B. die yon Tumor 70E, ist 2t8 AminosEuren lang. Folglich erwartet man eine InRNA yon mindestens 600 Nukleotiden. Bet Methionin-Hunger oder in Gegenwart von niedrigen Konzentrationen yon Actinomycin D ist die Synthese yon ribosomaler RNA (rRNA) weitgehend gehelnmt. Die Synthese yon m R N A wird dagegen nicht beeinfluf3t. Wenn man die NukleinsEuren von Myelolnzellen nach Methionin-Hunger oder in Gegenwart yon sehr niedrigen Konzentradoiien yon Actinomycin D Init Phosphor32 markiert, kann man dutch Polyakrylamidel-Elektrophorese RNA-Fraktionen aus dem Zytoplasma dieser Zellen isoHeren. Diese Fraktionen k6nnten nach Molekulargewicht und Markierungskinefik I~appaketten m R N A seth. I m I.iinblick auf die Hypothese yon E. BELL ist es belnerkenswert, dab die yon uns isolierten InRNA-Fraktionen offenbar auch DNA yon gleicher Gr6Be enthalten. Die sap Inarkierten InRNA-Fraktionen wurden Init spezifischen Ribonuldeasen verdant. Dann wurden nach der Methode yon F. SANGER OligonukleotidKarten (fingerprints) hergestellt. Die Oligonukleotidlnuster dieser fingerprints wurden mit Nukleofidmustern yon fingerprints bekannter RNA Fraktionen: t 8 S-, 28 S-, 5 S-rRNA, transfer-RNA und mit einer noch nieht nAher definierten 10 S-FraktioI1 vergliehen. Die fingerprints der hypothetischen m R N A unterseheiden sich deutlich yon den fingerprints der anderen RNA-Fraktionen. Die inkorporierte RadioaktivitEt genflgt zur Sequenzanalyse dieser m R N A (W. OSTERTAG,

G. v. EHREiNSTEIN). H~moglobin H. Die H~Lmoglobin H-Krankheit geht mit einer H6moglobinabnorlnitEt einher. I m Blut yon heterozygoten Individuen finder man eine neue H~moglobinkomponente. Strukturstudien an H~inoglobiiil-I yon Individuen ether Falnilie mit HEmoglobin I-I-Krankheit in G6ttingeii ergaben, dab hoch gereinigtes H~moglobin H neben der norlnalen Wildt y p /~-Kette eine neiie abnormale K e t t e enth~lt. Strukturstudieii an der neuen Kette machen es sehr wahrscheinlich, dab es sich um ein ,,cross-over" zwischen den Genen der y - K e t t e und der fl-Kette handelt. Der N-terminale Tell besteht aus Wildtyp-fl-Kette, wEhrend der C-terlninale Tefl aus foetaler v-Kette besteht. Ein analoges ,,cross-over" zwischen den Genen der ~ und der fi-Kette ist schon lange als Hgmoglobin Lepore bekannt. Bet der HEmoglobiii LeporeKette besteht jedoch der N-terlninale Tefl aus ~-Kette, wEhrend der C-terminale Tell aus /~-Kette besteht. Es ist ferner noch yon Interesse, dab die SauerstoffaffinitEt yon Hiimoglobin H zehnfach h6her ist als die SauerstoffaffinitEt yon normalem HEmoglobin. Au~3erdem zeigt HEmoglobin H keine H~Lm-HEm-Interaktion, d.h. die SauerstoffsEttigungskurve ist hyperbolisch wie beiln Myoglobin und nicht sigmoid wie bei allen anderen I-IElnoglobinen (H. TsAI).

Embryonales Hiimoglobin wurde aus Kaninchenelnbryonen (14 Tage alt) isoliert und in Globinketteii getrennt. Die cr Kette des embryonalen H~moglobillS unterscheidet sich voii der m-Kette des HEmoglobins yon erwachsenen Tieren dutch zwei zusEtzliche, wahrscheinlich N-terminale, AminosEuren, Glycin und Serin (I. N[c ILWAINE). Eine neue embryonale Globinkette (e-Kette) ist der fl-Kette des H~moglobins yon erwaehsenen Tieren Ehnlich. Die AlninosAurekolnposition der tryptischen Peptide der s-Kette wurde besfilnlnt. Mehrere Peptide lassen sich mit Peptiden der/~-Kette homologisieren. Die e-Kette unterscheidet sich yon der fl-Kette durch insgesarnt etwa 30--40 Aminos~uresubstitutionen (G. STEIn-

HEIDER). Physikalisches Labor (Prof. Dr. SIEGFRIED HEELER) I n Untersuchungen an monolnolekularen Filmen grenzfiEcheiiaktiver Substanzen auf w~.Brigeln Substrat gelang es, einige Eigenschaften der auch als ,,soft-ice" bezeichneten grenzfiEchennahen Wasserlnodifikafion zu bestimmen. VorlEufig konnte fflr die Struktururnwandlung ein Wert erlnittelt werden, der etwa der halben Schmelzeiithalpie des Eises entspricht (S. I'IELLER, D. LUCKMANN). - - Auf das Vorhandensein instabiler Wassermodifikationen weisen PhEnolnene hin, die

Naturwissenschaflen

beim DurchfluB elektrolytfreien Wassers durch Diaphraglnen besonderer Art auftreten uiid sich in einer FlieBverfestigung ~uBern. Mit HiKe yon DurchfluBmessern hoher Elnpfindlichkeit wurden periodische DurchfluBsehwankungen nachgewiesen, die auf eine J~nderung der Wassersfruktur hindeufen

(S. I'IELLER, i~. HEELER). Exakte Bestimlnungen der WasserdalnpfadsorptionswErlne an Alaiinkristallen ergahen eine lineare Zuordnung der Adsorptionswfi,rmen zu den entsprechenden Gitterkonstanten a 0 (S. I'IELLER, J. ECK).

Mechanismus der unmerklichen Hautwasserabgabe. Es scheint IIeben der Schweifldrtisent~Ltigkeit ein zweiter Mechanislnus zu bestehen, durch den chloridfreies Wasser abgesondert wird (S. HEELER).

Abteilung Biochemische Pharmakologie Direktor: Prof. Dr. WALTI-IER VOGT. - Arbeitende: stEndig 6, nichtstEndig t8.

Wissenschafdich

Eine Entwicklung yon Anaphylatoxin (AT) wurde seither nur im Serum voln Schwein, Meerschweinchen und Ratte beobachtet. DaB andere Spezies keine AT-AktivitEt ill ihreln Serum nach Kontaktaktivierung erkennen tassen, liegt an deln Mangel yon Substrat (BRANDT). Es gelang erstlnals, AT auch in aktiviertem Inenschlicheln Serum nachzuweisen (nach chrolnatographischer Anreicherung, die frfiher fflr Schweine-AT entwickelt worden war). - - Das inenschliche AT zeigte die gleichen pharlnakologischen Wirkungen, in vivo und in vitro, wie AT aus Schweineplaslna. Da es Init Schweine-AT und anderen AT-PrEparaten gekreuzte Tachyphylaxie entwickelt, greift es offensichtlich auch an den gleichen Rezeptoren all. AT aus Rattenserum und Schweineserurn, durch Kontaktaktivierung gewonnen, und AT, das aus Rattenplaslna durch ein Ferment aus Cobragift gebildet wurde, zeigten auch qantitaffy die gleichen Wirkungen an verschiedenen Testobjekten (IKLEINE). Die Versuche sprechen gegen die z.T. vertretene Annahlne, dab es verschiedene Anaphylatoxine gEbe. Sie lassen schlieflen, dab es sich um eine einheitliehe Substanz handelt, die je nach Vorrat an Vorstufen im Serum verschiedener Spezies ill unterschiedlicher Menge auftreten kann. Die Wirkungen yon Anaphylatoxin auf glatte Muskulatur sind - vielleicht Init Ausnahme des Meerschweinchenileuln und der Meerschweinchenbronchien - - im wesentlichen nicht durch Histalninliberation bedingt (ZEMAN, BODAm~ER). Zwei Serumkallikrein-Prgparate wurden auf ihre SubstratspezifitEt untersucht, nachdem sich gezeigt hatte, dab es im menschlichen Serum zwei kinin-bildende Systeme gibt. Das durch Acetonaktivierung zu erhaltende ,,klassische" Serulnkallikrein enfspricht der ,,Kininogenase I" in deln yon VOGT entwickelten Schelna. Ein yon japanischen Autoren durch Glaskontakt aktiviertes, aus Rinderseruln gewonnenes kininlieferndes Enzyln, das sich auch aus menschlichem Serum anreichern 1EBt, h a t die SubstratspezifitEt der Kininogenase II (SEIDEL). Im perfundierten Froschdarln wurde die Bildung yon Inarkiertern Prostaglandin (PG) aus l~C-ArachidonsEure studiert. Die Ulnwandlung geschieht wEb_rend der Durchstr6mung Init der Vorstufe Init nur etwa I mill Verz6gerung. In dieser Zeit muB die FettsEure auftreten, in die Zellen dringen, zu P G ulngewandelt werden und wieder aus der Zelle in Interstitiuln und GefEBe diffundieren. Es ist offensichtlich ein hochakfives PG-bildendes Enzylnsystem vorhanden (KuNzE). Vergleichende Untersuchungen fiber PG-Gehalt und Bildung in Samenblasen yon Schaf lind Rind weisen wie die obeii erwEhnten Befunde auf eine regulierende Funktion der Phospholipase A als substratlieferndes E n z y m bet der PGBiosynthese. In Kaninchenthrombozyten wurde die Amin-Freisetzung, die dutch Agar erzielt wird, nEher untersiicht. Zwei Mechanismen traten zutage: Agaropektin bewirkt ohne zusEtzliche Faktoren eine Amin-Liberation, z.B. aus Throlnbozyten in artefiziellen Salzl6sungen. Agarose ist dazu nicht in der Lage, aktiviert abet Faktoren in Kaninchenplasma, die ihrerseits Throlnbozyten angreifen (MEusER).

Zytotoxizit~it yon Si02-Stdiuben. Neben der Aufhebung der Latenz lysosolnaler Enzyme durch QuarzfeinstEube wurde nun auch eine Aktivierung der 16slichen Phospholipasen und der fi-Glukuronidase nachgewiesen. WEhrend die Aufhebuug der Latenz der Enzyme, die durch SchEdigung der LysosomenInelnbran zustandekolnmt, spezifisch far zytotoxische StEube ist, komrnt eine Aktivierung der 16slichen Enzyme auch inerten StEuben wie TiO~ und ~-AlzO a zu (STALDER).

5 7. Jg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft t 968--t 969

631

Das silicoseverhfitende Poly-2-vinyl-pyridin-N-oxid (2-PNO) hat keinen signifikanten EinfluB auf den MucopolysaccharidStoffwechsel. Es verz6gert die Abl6sung yon Kiesels~ure aus der Oberfl~che yon silicogenen SiO~-St~uben (LIEFLXNDER, BOHN, S~ALDER). Verteilungsstudien mit injiziertem markiertem 2-PNO ergaben eine erhebliche Speicherung in verschiedenen Organen (RINaEWALD% LIE~L~NDER, S~R~CKER). Zum Studium der Struktur wurden Mucopolysaccharide, Glykoproteine und HyaluronsS,uren aus verschiedenen Organen isoliert, Hydrolysebedingungen untersucht und die Zusammensetzung analysiert. AuBerdem wurden Glykopeptide als Modellsubstanzen synthetisiert. Chondroitinsulfat aus der Wirbels~ule des Dornhais ist o-glykosidisch dnrch D-Xylose an ein Serin von Protein gebunden (LIE~LXNDER).

stehende Phasenverschiebung kann durch isomorphe Substitution des Proteins mit Schwermetallderivaten ermittelt werden. Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, die dreidimensionale Struktur der Proteinuntereinheiten zu errechnen. Die erste dreidimensionale Elektronendiehteverteilung haben 1966 in cambridge HOLMES, KLUG, LEBERMAN und v. SENGBUSCH aufgestellt. Inzwischen wurde die Methode der Datensammlung verfeinert. Es wurde ein in Cambridge neu entwickelter, doppelt fokusierender Monochromafor und ein computergesteuertes Mikrodensitometer benutzt. Die neuen Schweratompositionen stimmen weitgehend mit ~ilteren Werten faberein. Es wurde eine neue Elektronendichteverteilung bezechnet. (Ein Teil der Arbeit entstand zusammen mit Dr. A. KLUG in Cambridge). - - J. BAEEINGTON LEIGH, K. C. HOLMES, R. LEBERMAN, P. V. SENGBUSCH.

Histochemisches Laboratorium (Prof. Dr. Dr. F. TIMM)

Kristallisation von t R N S und Aminosiiure-tRNS-Synthetasen. Es wurden Methoden zur Isolierung und Reinigung groger Mengen yon AminosAure-tRNS-Synthetasen und yon t R N S aus Hefe und E. colt ffir Strukturuntersuchungen erarbeitet. Gegenw~rtig liegen folgende Transfernukleinsiiuren ffir Kristallisationsversuche vor: tRNSArg , tRNSTyr, tRNSTry , t R N S v a 1 (R. LEBERMAN, S. MORRIS und R. DITTGEN).

Die histochemischen Untersuchungen fiber Lokalisation und Ver~eilung yon Schwermetallen im Organismus haben sich in der Berichtszeit vornehmlich auf den Nachweis des Bleis entsprechend seiner steigenden Bedeufung Ms potentielles Gift ffir die Bev61kerung moderner Industriestaaten gerichtet. Das Neugeborene besitzt bereits Blei, das es wie Eisen, Zink und Kupfer wghrend der intrauterinen Entwicklung yon der Mutter erh~lt, zuni~chst in der Leber speichert, beim Menschen und bei Nestfliichtern indes auch schon an die Organe und Gewebe mehr als bei Nesthockern abgibt, dessen bleiarme Knochen erst wSahrend der S/~uglingszeit Blei speichern. Bei allen nehmen erst nach der Geburt die zun~chst sp~rlichen Ablagerungen in der Niere zu und werden in der glatten Muskulatur deutlieher. Aus dem sehr blei-reichen Nabelschnurblut der ietzten Schwangerschaftsmonate reichern die glatten Muskelzellen der Nabelschnurgef/iBe Blei an. Histochemisch Ial3bare Veranderungen dieser Blei-Ablagerungen stfitzen die Vermutungen eines Zusammenhanges zwisehen Blei und Eldampsie. Die glatte Muskulatur hat sich als Blei-Speicher erwiesen. Der mit dem Lebensalter steigende Bleigehalt vieler Organe beruht im wesentlichen hierin. Wie die Knochen speichern auch die Z/ihne zunehmend Blei, sie halten es sehr test. Die Blei-Einwanderung in die ZShne der R a t t e setzt erst nach dem Zahndurchbruch ein. Beim Menschen fehlen die in Milchz~hnen und bleibenden Ziihnen vorhandenen reichlichen Blei-Ablagerungen in retinierten Weisheitsz~hnen. Dasselbe gilt ffir Zahnanlagen des Hausschweins, dessert Milch- und bleibende Z~ihne auch in den reichlichen Blei-Ablagerungen den menschlichen Z~hnen ~hnlich sind, wiibrend in den Z~hnen yon Hund und Katze die Ablagerungen spiirlicher sind.

Max-Planck-Institut fiir medizinische F o r s c h u n g , Heidelberg GeschMtsffihrender Direktor: Prof. Dr. KARL HERMANN HAUSSER (bis 31. 12. 1969), Prof. Dr. WILHELM HASSELBACH (ab I. 1. i970). - - Direktoren am Institut: Prof. Dr. Dr. HARTMUT HOFFMANN-BERLING, Dr. KENNETH C. HOLMES, Prof. Dr. THEODOE WIELAND. - - Weiteres Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. HANS HEEMANN W E B E R . - Ausw~rtige Wissenschaftliche Mitglieder : Prof. Dr. HANS-JoACHIMBIELm, Saarbrficken; Prof. Dr. PAUL GY6RGY, Philadelphia/USA; Prof. Dr. HEINZ A. STAAB, Heidelberg. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 301 ; 1969, 35t.

Strukturanalyse yon Trans/er-Ribonukleins~ure. Von F. CRA~EI~ U. Mitarb. (G6ttingen) geziichtete tRNS~h e Kristalle wurden rSntgenographisch untersueht. Die unter verschiedenen Bedingungen gewachsenen Kristalle geh6ren zwei Raulngruppen an. Aufl6sung, Packungsdichte, Zwillingsbildung und Mosaiziti~t beider Kristallformen wurden bestimmt. R6ntgenreflexintensit~ten wurden bis zu ether Aufl6sung yon t2 ]k gemessen (G. E. SCHULZ und W. KABSCH). Myokinase. Zur Aufld~rung der Tertii~rstruktur wurde dieses Euzym aus Ammoniumsulfat- und C~ksiumchlorid-L6sungen kristallisiert. Die Kristalle erreichen etwa 200 [z Kantenl~inge. Ihre Lebensdauer unter R6ntgenbestrahlung betr~gt 20 h im Gegensatz zu frfiheren Pr~paxationen, die nur 5 h vertrugen. Raumgruppe und der Ordnungsgrad der Kristalle wurden bestimmt (H. SCHIRMER, I. SCHIRMER und G. E. ScnuLz). Untersuchungen an Insehtenmuskeln. Zusammen mit ROEGG wurde das mechanische Verhalten glycerinierter Flugmuskeln des Wasserki~fers Lethocerus maximus untersucht. Wird ATP dutch ein Methylenanaloges ersetzt, das yon der Muskel-ATPase nicht gespalten wird, zeigt der Muskel ein ~ihnliches Verhalten wie im ATP-freien Zustand (G. ROSENBAUM). Entwichlung intensiver RSntgenr6hren. Zusammen mit der Fa. Elliot Automation/London und H. HUXLEY/Cambridge, wurde an der Weiterentwicldung der R6ntgenr6hren mit rotierender Anode zu h6heren Leistungen gearbeitet. Die Berechnung der Temperatur des Brennflecks und der mechanischen Belastung der rotierenden Anode rnachte es m6glich, ein Ger~Lt zu entwerfen, das an der H6chstleistungsgrenze ffir Ger~te dieses Typs liegt. Line Appaxatur ist im Bau (G. ROSENEAUM und K. C. HOLMES). Rechnergruppe. Die Rechnergruppe arbeitet vorwiegend daran, die neuerworbene ProzeBrechneranlage (CII 10020) durch AnschluB spezieller peripherer Ger~te ifir Sammlung, Verarbeitung und Ausgabe yon t R N S - D a t e n den Forschungszielen des Instituts anzupassen. Hierzu erfolgte der On-line-Anschlul3 eines Siemens AED und eines Filmleseger~ts sowie der Anschluf3 eines elektronischen Mikrofilmplotters und der Aufbau und AnschluB eines Sichtger~its (Display), (W. KABSCH und E. WILDE).

Abteilung Biophysik (Gastabteilung) Abteilung Molekulare Biologie

Direktor : Dr. ]5~ENNETH C. HOLMES. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 7, nichtst~ndig 8, davon 3 ausl~ndische Ggste. Die Abteilung wurde im Herbst 1968 gegrfindet.

Direktor: Prof. Dr. Dr. HARTMUT HOFFMANN-BERLING. - Wissenschaftlich Arbeitende: st~indig 5.

Struktur des Tabakmosaikvirus ( T M V ) . TMV-L6sungen holler Konzentration (10---20%) formen Gele. Aus ihnen lassen sich Pr~parationen gewinnen, in denen die Partikel parallel zur eigenen Liingsachse orientiert sind. Solche Prliparate sind ffir eine R6ntgenstrukturanalyse geeignet. TMV-Partikel enthalten in schraubenf6rmiger Anordnung Proteinuntereinheiten, die ein einstr~ngiges RNS-Molekfil umschlieBen. - - Das Faserdiagramm gibt den Rotationsmittelwert des Quadrats der Fouriertransformation eines einzelnen Viruspartikels wieder. Wegen der 49fachen Rotationssymmetrie ist die Intensit~t bis zu einer Aufl6sung yon 10/k dutch die zylindrische Mittehvertsbitdung unbeeinfiuBt. Die bet der Beugung ent-

Die Untersuchungen fiber die Synthese yon DNS aus exogenen Deoxynukleotiden in einem System nuMeotidpermeabler E. colt - - Zellen wurden fortgesetzt (VOSBERG). Doppelstr~ngige replikative DNS des Phagen # x 174 erscheint in diesem System als das Produkt semikonservat~ver Replikation (MOLLER-WEcKER) und exisfiert in einem frfihen Zustand der Bildung in der Form diskontinuierlicher 5 s-Segmente yon Strgngen (DURWALD). Replikation verl~uft mit normaler Rate, wenn die Zellen ffir DNS-Polymerase defekt sind. Anwendung yon Nukleotidanalogen gibt Resultate, die ffir Polymerisation in Richtung 5 ' - + 3 ' sprechen und keinen Anhalt liefern ffir Polymerisation in Richtnng 3'-+ 5' (GLIDER). Untersuchungen

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Naturw~ssens~ha]ten

Max-Planck- Gesellschaft 1968--1969

an DNS des P h a g e n ~ im gleichen System h a b e n zu Vorstellungen i~ber die S t r u k t u r nascenter ).-DNS geffihrt (BIEB-

RICHER). Reife Partikel des Phagen fr k6nnen in vivo durch Assoziation nut in der Reihenfolge RNS/A-Protein/HfiHprotein gebildet werden. Assoziation zun~chst yon R N S und Hfillprotein ffihrt zu Partikeln, die nicht reifen k6nnen (KAERNER). Transport und Fermentation von Galaktosiden bei Staphyloccocus aureus verlaufen unter Mitvcirkung eines Phosphoenolpyruvat-abh~ingigen Phosphotransferase- Systems. Dieses scheint membrangebunden zu sein. Seine Abl6sung yon der M e m b r a n wird betrieben (HEN~$TENBERG).

Dutch

unsymmetrische

15N-Markierung

I/iBt sich fiir rotes

Triphenylformazan JR-spektroskopisch ein Tautomeriegleichgewicht nachweisen. Die paramagnefische Zwischenstufe zwischen Formazanen und Tetrazolium-Salzen, in Einzelf~.llen in Substanz isolierbar, sind ESR-spektroskopisch TetrazolinylRadikale. Die durch Reduktion von Phototetrazolium-Salzen erhaltenen Radikale besitzen die 2.3-[Biphenylen-(2.2')]-tetrazolinyl-Struktur. ESR-Untersuchungen an ether Reihe formal symmetrischer Radikal-Ionen mit intramolekularen Wasserstoffbrficken ergeben in keinem Fall eine symmetrische Lage der Brfickenwasserstoffe.

Abteilung Organische C h e m i c Abteilung Molekulare Physik

Direlc~or: Prof. Dr. THEORDOR WIELAND. - - Wissenschaft]ich Arbeitende: st~ndig 14, nichtst/~ndig 20. AuslAndische G~ste 3.

Direktor: Prof. Dr. KARL HERMANN HAUSSER. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 6, nichtst~ndig 9. Ausl/indische G~iste 3.

Aus dem giftigen grt~nen Knollenbli~tterpilz (Amanita phalloides) wurde ein cyclisches Dekapeptid, Antaman~d, kristallisiert isoliert, das bet sp~testens gleichzeitiger Applikation bet der Maus (und verschiedenen anderen Tieren in ungfinstigerem Verh~ltnis) die t6dliche Vergiftung durch das P h y t o t o x i n Phalloidin in 5fach ldeinerer Menge v6llig verhindert und das in h6herer Dosis auch gegen das Hauptgift ~-Amanitin wirkt. A n t a m a n i d wurde aus dem offenen Dekapeptid, welches auch d u t c h Festphasenpepfidsynthese hergestellt war, durch Cyelisierung erhalten (FA~SEL, FI.OR, BIER). Einige biologiseh wirksame n n d wenig oder unwirksame Varianten des Antamanids konnten synthetisiert (LEWALTER, RIETZEL, BURGERMEISTER, LAPATSANIS) und in ihrem Verhalten bet der optischen Rotationsdispersion in versehiedenen L6sungsmitteln (FAuLS~ICH, M6HLE) n n d im komplexierenden Verhalten gegeniiber Na + und K+-Ionen (BURGERMEISTER, FAULSTICH) verglichen werden. U n t e r Anwendung verfeinerter Analysenmethoden wurde die Wirkung des Phalloidins auf die durchstr6mte Rattenleber eingehend untersucht, wobei sich zeigte, daB das Toxin nicht metabolisiert wird (PucHINGER) und zu ether innerhalb eiller Minute ablaufenden physikalischen Ver/inderung des Organs ffihrt, der erst merMich spiiter die b e k a n n t e K+-AusschiXttung folgt (JAHN). - - Die Konstitution des giftigen e-Alnanitins und des ungiftigen Amanullins wurden ermittelt (Buxu). I n der Chemic der Peptidsynthesen wurde das H a u p t a u g e n m e r k auf einheitliche Syntheseprodukte bet der Festphasentechnik nach Merrifield gerichtet. Durch Blockieren nicht umgesetzter Aminos~kuren durch das energische Reagens o-Nitrophthals~ureanhydrid k a n n m a n die unvollst/indigen Peptide in stark saure Derivate verwandeln, die aus dem Synthesegemisch leicht a b t r e n n b a r sind (BII~R, WlSSEIeBACH). Eine neuartige Peptidkupplnngsreaktion yon o-Nitrosulfenylaminos~kuren m i t Aminos~urethiophenylestern, die auch zur Cyclisierung gut

Die dynamische Kernpolarisation wurde in Richtung auf die Anwendung zur Untersuchung der Molekfilstruktur weiterentwickelt, insbesondere bet der N M R yon I~C. Dabei wurde ein anomaler Multiplett-Effekt bet der D N P yon 18C in einer Methylgruppe entdeckt (BuCHNER).NMR-Messungen a n I~CKerneH dienten dem Nachweis der S t r u k t u r des Dimeren des Radikals Triphenylmethyl; ierner konnte gezeigt werden, dab eine in der Literatur angegebene innere Umlagerung des Naphthalin-Molekfils auf einem Irrtum beruht (BRUNNER,

HAENEL). Zum besseren Verstgndnis der HyperfeinstrulFcur-Wechselwirkung (HFS) des/~C-F-Fragments wurde die Elektron-SpinResonanz yon 23 einfach und mehrfach Fluor-substituierten aromaiischen Radikalionen gemessen (P. FISCHER, ZIMMERMAIel~), wobei sich jedoch auch m i t ether dreiparametrigen Gleichung keine roll befriedigende i3bereinstimmung zwischen den experimentellen u n d den theoretisch berechneten Werten ergab (P. FISCHER, COLPA). Der Schwerpuntrt des Arbeitsgebiets verlagerte sich auf die Untersuchung yon optisch angeregten Triplett-Znstgnden in Molekt~lkristallen. Zus~itzliche Ergebnisse fiber die H F S des

~ C-F-Fragments einschlieBlich des anisotropen Anteils wur-

den d u t c h Messung der H F S im Triplett-Zustand yon 6 Monound Difluor-naphthalin-Molekfilen erhalten (P. FISCHER). AIs sehr komplex stellte sich die 1966/68 entdeckte optische Kernspin-Polarisation (OKP) durch optisch angeregte TriplettZust~nde heraus. An mit Anthracen dotiertem Fluoren wurde eine sehr ausgepr~igte Abh~ngigkeit des Betrags u n d des Vorzeichens der Polarisation der Protonen yon der Gr6Be des Magnetfeldes und yon seiner Richtung relativ zu den Kristal/achsen b e o b a c h t e t (SCHUCH). Wegen des engen Zusammenhangs zwischen O K P u n d der kernmagnetischen Relaxation wurde auch die Spin-Gitter-Relaxationszeit T 1 der Protonen ohne Lichteinstrahlung untersucht, wobei sich fiberraschend groBe Unterschiede zwischen ~iJanlichen Systemen ergaben. I m Anthracen-Kristall z.B. betr~gt die Spin-Gitter-Relaxationszeit T x der Protonen bet Zimmertemperatur im hohen Feld (10~ Gauss) etwa 10t sec, im niederen F e l d < 100 Gauss etwa die H~Ifte. I m Naphthalin-Kristall dagegen finder m a n im hohen Feld einen iihnlichen W e f t yon T 1 yon einigen tausend Sekunden, der sich jedoch im niederen Feld < 100 Gauss auf weniger als I sec verkfirzt. Man h a t d a m i t eine Methode, die auf im Festk6rper noch vorhandene Beweglichkeiten m i t hoher Empfindlichkeit anspricht (LAUeR). - - Die O K P s t e h t in engem Z u s a m m e n h a n g m i t der Polarisation u n d Relaxation der ungepaarten Elektronen der Triplett-ZustAnde. Untersuchungen a n deuteriertem P y r e n bet ca. 3 kGauss ergaben, dab auch die elektronischen Relaxationsprozesse stark anisotrop sind; die Ergebnisse lassen sich aufgrund ether Modulation der dipolaren Koppelung zwischen den Elektronen durch P h o n o n e n q u a n t i t a t i v erkEiren (D~ISON, P. FISCHER).

Arbeilsgruppe Dr. H. FISCHER. z~-theoretische Untersuchungen a n Biphenylen-substituierten Polyen-Systemen ergaben, dab m a n m i t der a~-Technik die UV-Spektren solcher Verbindungen gut beschreiben kann. Mit Hilfe der semiempirischen ValenzeIektronentheorie CNDO wurde der Meehanismus der cis-trans-Isomerisierung yon Azakumulenen untersucht. AuBerdem wurde die CNDO-Methode so modifizier% dab sic ffir Kohlenwasserstoffe sehr gute Resultate ffir Bindungsenergien ergibt. Das Veriahren wurde auf das C~H~-System angewandt.

verwendbar ist, wurde gefunden (FAULSTICH, TRISCHMANN). Auf klassischem Weg gelang nach vieljiihrigen Bemfihungen die erste Totalsynthese des Norphalloins, eines besonders stark giftigen Phalloidin-Abk6mmlings (FAHRENHOLZ,FAIYLSTICH). ]3ei ModeUversuchen zur oxydativen Phosphorylierung yon Adenosindiphosphat zu A T P konnten, mit Brom als Oxydationsmittel, Monoacylderivate verschiedener Hydrochinone als Donatoren (AQUILA) und Tocopherol, S-Acetylthiokresol oder Thioglykolsiiure als Vermitiler (BXutn~LEIN) e r k a n n t werden. I m letzteren Fall wirkt auch H/imin als gutes phosphorylierendes Oxydationsmittel. Aus der Hypodermis yon FluBkrebsen (Oronectes a][inis) wurde ein blaues, Astaxanthin-haltiges Chromoproteid isoliert und gereinigt, das dem Crustacyanin ~hnlich ist: gleiches Aquivalentgewicht (20000 pro Mol Astaxanthin), iihnliche Aminos~Lurezusammensetzung, elektrophoretisches Verhalten u n d spektrale Verschiebungen bet Protein-Denaturierung. Die Quartiirstruktur ist abet anders als beim Crustacyanin. Das ,,native" Chromoproteid h a t ein Molgewicht yon ca. 1,6' 106, es besteht aus ca. 80 Astaxanthin-Molekiilen und 80 ProteinUntereinheiten. In L6sung niederer lonenst~rke dissozliert es fiber eine Reihe definierter Zwischenstufen (z.B. 800000 600000, 350000, 130000), deren P~max unverAndert bei 643 mix liege. Bet l~.ngerer Dialyse gegen Wasser dissoziiert das Protein stufenweise wetter bis zu einem Gemisch mit den Molgewichten 40000 u n d 600001 gleiehzeitig verschiebt sich ~ m a x auf 5 9 5 - - 6 t 0 mix. Dissoziaiion in die kleinsten Untereinheiten (Molgew. 20000, %max je nach Bedingungen 395--480 mix) erfolgt m i t starken Denaturierungsmitteln (K~3HI~). 13M der Untersuehung fiber die oxydative Verknfipfung yon fl-Hydroxy-pyrrol-Derivaten erhielt BAtlXE aus 3-Hydroxypyrrol-carbons/iure-(5) einen zweikernigen, aus 3-.~thoxy-pyrrol-carbons/iure-(5) einen vierkernigen Pyrrolfarbstoff. Erst-

57. Jg., He/t_12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

mals wurden carboxyl-freie alkyl-substituierte fi-Hydroxyo pyrrole dargestellt, yon deneii das 3-~thoxy-4,5-dimethylpyrrol zu einem dreikernigen, prodigiosin-Nmlichen FarbstofI, das 3-Hydroxy-4,5-dimethyl-pyrrol zum Tetramethylpyrrol-indigo, dem bis jetzt kleinsteii indigoiden Farbstoff, oxydiert wurde. Weiterhin wurdeii aus derarfigen Pyrrolen ein Dipyrromethen u n d ein Porphyrin m i t Sauerstoff-Funktionen in den #-Stellungen gewonnen. Zur Biogenese des Indigoidins u n d anderer azachinoider Bakterienstoffwechselprodukte wurden grundlegende Arbeiten zur Chemie der Azachinongrundk6rper End ihrer Hydroazachinone ( = 2.3.6-Trihydroxy-pyridine) durchgeft~hrt (KI~ACKMUSS). DaS Oxydationsprodukt yon 5-Amino-2-methyl-pyridon-(2) wurde als Diaza-indophenol erkannt und ftihrte zur Aufkliirung des Chromophors und der Aglykonstruktur des IIIdochroms, des 16slichen Pigmentes yon Arthrobacter polychromogenes. Das Pigment wurde in vier Isomere aufgetrennt, welche sich durch die Konfiguration C-gebundener Ribosen unterscheiden. Die Glykonstrukturen yon den drei H a u p t pigmenten wurden ermittelt. Nach einem vereinfachten chromatographischen Verfahren gelang es der Arbeitsgruppe BROSSMER, das vhorion-gonadotrope Hormon des Menschen in hoher Aktivitgt zu gewinnen. Chemische Modifizierungeii des gereinigten Hormons unter milden Bedinguiigen gaben Einblick in den Zusammenhang zwischen S t r u k t u r und biologischer Wirkung. - - I m R a h m e n yon Untersuchungen zur Biochemie menschlicher Thrombozyten wurden AblauI und H e m m u n g der Aggregation n~her untersucht. Uranyl-Ionen h e m m e n dureh Bildung eines Komplexes m i t Rezeptoren der ZelIoberfl~che die Aggregation. Die gleiche Wirkung entfalten nach einem anderen Mechanismus fl-Phenyl~thaiiol und /~hnlich gebaute Substanzen. Die Aggregationshemmung ist Enter bestimmten Bedingungen reversibel. - - I n diesem Zusammenhang wurden die Eigenschaften yon Thrombosthenin, des aus menschlichen Thrombozyten isolierten kontraktilen Proteins untersucht. Einfache Amine hemmeii die ATPase-Aktivit~t, gewisse Alkohole stimulieren sie. - - Die M e m b r a n i n t a k t e r Zellen l~gt sich unter physiologischeii Bedingungen oxydieren, succinylieren, acetylieren, nitriereii u n d physikalisch-chemisch z. I3. m i t #-Phenyl~thanol modifizieren. Dadurch k o m m t es zu _&nderungen yon Permeabilit~t, Stoffwechsel und Ladung. I n manchen F~llen ist die Funktionsgnderung der Membran vollst~ndig reversibel. - Auf dem Gebiet der heterocyclischen Chemie wurde das Uracilyl (5)-methyl-carbonium-Ion erstmals stabil als kristallisiertes Hexachloroantimonat erhalten. 1)bet das CarboniumI o n gelang es, zwei bisher nicht oder n u t schwer zug~ngiiche VerbindungsMassen zu erschlieBen: 1) An C-5 mit Aralkylgruppen C-C kondensierte Uraeile und Cytosine. 2) 5-O-(DGlycosyloxymethyl-) uracil sowie davon abgeleitete Ribo- u n d Desoxyribonucleoside. - - Zwei echte N-Glykoside des Riboflavins wurden synthetisiert: 3-N-(fl-D-Glueosyl)- bzw. 3-N(fl-D-Ribosyl)-riboflavin. Uracil-carbaldehyd-(4)-hydrozon lieferte den ersten Innerkomplex eines Pyrimidins m i t Kupfer. - AuI dem Gebiet der Aminozucker wurden fiir Untersuchungen zur H e m m u n g der Influenzavirus-Neuraminidase neue NAcyl-D-iieuraminsguren sowie N-Acetyl-D-neuraminsgureamide synthetisiert. Abteilung: Physiologie

Direktor: Prof. Dr. WILHELM HASSELBACH. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 6. I ausl~ndischer, 1 ilfl~ndischer Gast. Wi~hrend des ATP-betriebeiien Caldum-Transportes dutch die Membranen des sarkoplasmatischen Retikulums e n t s t e h t dutch die l~bertragung der terminalen Phosphatgruppe des A T P aiif das Membranproteiii ein phosphoryliertes Intermediat, das in hoher Ausbeute isoliert werden kann. Es erffillt alle Bedingungen eines an der Calcium-Translokatioii beteiligten Intermediates (MAKINOSE). Fiir die Aktivit~t der Calcium-Pumpe und die Calciumaktivierte ATPase sind cis-unges~ttigte Fettsguren in den Membraiiphospholipiden uneutbehrlich. Der Bindung der Lipide an die 5fembrallproteine liegen hydrophobe Wechselwirkuiigen zugrunde (FIEHI% BALZEE). Bei experimenteller Myotonie wurde eine erhOhte CalciumPermeabilit~Lt der sarkoplasmatischen Membraiien festgestellt

(KUHN, SEILER,t~EHN).

Die Freisetzung yon Adrenalin aus den Speichergrana des Nebenniereiimarks wird durch einwertige Aiiionen aktiviert und dutch mehrwertige gehemmt (TAuGNER).

633

Die Heminung der Wechselwirkung des A T P m i t den kontraktilen Proteinen durch die regulatorischen Proteine wird aufgehoben, wenn das kontraktile Protein Calcium binder

(DANcKER). Die Arbeitsgruppe H. H. WEBER fand, dab die Austauschbarkeit der Nukleotide, die in F-Actin eingebaut sind, sich weder wesentlich ~ndert, wenn aus dem isolierten F-Actiii dissoziiertes Actomyosin der Muskelfibrillen wird, noch wenn das F-Actin komplex a n das Myosin der Fibrfllen gebunden wird. Dies gilt sowohl ftir die Actin-F-Myosin-Bindungen der Totenstarre wie des Nontraktionszustands.

Max-Planck-Institut ffir Metallforschung, Stuttgart Direktorenkollegium: Prof. Dr. HANS-JORGEN ENSELL (Gesch~ftsffihrender Direktor), Prof. Dr.-Ing. ERICH GEBHARDT, Prof. Dr. ALFRED SEEGEm - - Weitere Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr.-IIIg. ULRICH DEHLINGER, Dr. JORG DIEHL, Prof. Dr. VOLmMARGX~OLD, Prof. Dr. RICHARD GLOCKER, Prof. Dr. WERNER NOSTER, Priv.-Doz. Dr. GfJNTHER TONG. AuswArtige Wissenschaftliche Mitglieder: Dr. WALTER B O A S , Melbourne (Australien) ; Prof. Dr. HEINZ CERISCHER, Mfmchen; Prof. Dr. PETER HAASEN, G6ttingen; Prof. Dr. ERICH SCI-IIVIID, Wieii ( 0 s t e r r e i c h ) . - VerOffentlichungen s. Jahrbuch M P G 1968, 307; 1969, 358. Institut fiiz MetMlkunde mit Abteilung Gerold Direktor: Prof. Dr. HANS-JORGEN E N G E L L . - Abteilungsleifer: Prof. Dr. VOLKMAR GEEOLD. - - ~risseiischaftlich Arbeitende: st~ndig 19, nichtst~ndig 5.

Elektrische, optische and magnetische Eigenschaflen der Metalle. Zur Messung der vollstgndigen Anisotropie des Hall-Koeffizienteii an reinen Metalleinkfistallen bei tiefen Temperaturen wurde ein neues Verfahren entwickelt. Die Ergebnisse a n Kupfer ergaben deutliche ~3bereinstimmung m i t theoretischen Vorhersagen uiid d a m i t eine weitgehende Best~tigung der bek a n t e n Fermi-Fl~ehe und des angenommenen Streupotenfials. Analoge Messungen an Vielkristallen (Zn, Cd, Sn) k o n n t e n zur Texturbesfimmung verwandt werden. Die Form der FermiFl~che der intermetallisehen Phase fl-NiA1 u n d ihre Anderung iniierhalb des Homogenit~tsbereiches wurde dureh Messung der optischen I~onstanten, des Hall-Noeffizienten uud der Thermokraft bestimmt. Die auff~lligen Anderungen der Farbe dieser Phase m i t der Zusammensetzung lassen sich bei Kenntnis der Lage der Fermi-Fl~che durch Bandfiberg~nge und die Streuung yon Etektronen a n strukturellen Gitterfehlstellen erklgren. Die Fehlstellen-Gleichgewichte in bin~ren a n d tern~reii fl-Phasen wurden mit Aktivit~ts- und Dichtemessungen untersucht. - - M a g n e t i s c h e Suszeptibilit~tsmessungen an flflssig e l Legierungen der Systeme Fe-Ga, Mn-In und Mn-Ge ergaben, dab das T-Metall in seinem Grundzustand in die B-Metallschmelzen aufgenommen wird. Die Elektronen-Suszeptibilit~ten der reinen, fltissigen B-Metalle wurden gemessen; sie stimmen befriedigend m i t den Werten fiberein, die nach der Theorie freier Elektronen (PAuLI-LANDAU) berechnet wurden. - - Ferner wurde eine A p p a r a t u r zur Messung der thermischen und elektrisehen Leitfi~higkeit yon 1Ketallen n a c h dem Kohlrausch-Verfahren entwickelt.

$truktur- and Konslilutionsuntersuehungen.

Das Studium mes-

singartiger Legierungen in dell Systemen Ti

Pd, T i - - P t , P t - - Z n , P d - - I n , P t - - I n , Pd--TI, Pt--T1,

Au--Mg, C o - - G a - - G e , Ni---Ga--Ge, P t - - S n - - S b , P t - - T e - Pb, Pt--Pb--Bi wnrde mit ROntgenstruktur-Untersuchungen fortgesetzt.N e u aufgenommen wurde die Untersuehnng von Varianten der NiAs-Struktur in den Systemen N i - - G a , Ni--Ge, P d - - A s , P d - - S b . Ftir die Unterstrukturstapelvariation in dichtesten Kugelpackungen wurde eine neue Theorie entwickelt und die thermodynamisehe Theorie der Umwandlungen wurde verbessert. - - Magnetische Suszeptibilit~tsuntersuchungen zeigten das Auftreten bisher u n b e k a n n t e r Hochtemperaturmodifikationen in den Systemen F e - - G a und M n - - G e . Ferner warden Zustandsbilder yon ZweistoH- und Dreistoffsystemen, u.a. Fe---Si, N i - - I n , Mn--Ni, F e - - S i - - Z n und Cu--A1--Mn, mit Hilfe der klassischen Methoden aufgestetlt oder erg~nzt.

634

Max-Planck- Gesellschaft 1968--1969

Ausscheidungs- und Umwandlungsvorgiinge. In Au-Pt-Legierungen wurde der EinfluB einer fiberh6hten Leerstellenkonzentration auf Ausscheidungsvorg~,nge mit Hflfe elektrischer Widerstandsmessungen beobachtet. Die Wanderungsenergie der Leerstellen ergab sich aus diesen Messungen zu t,2 eV. Elektronenmikroskopische und R6ntgen-Unfersuchungen an A1--Zn-Legierungen zeigten, dab die fibers~Lttigten Leerstellen um einen Faktor l04 langsamer ausheilen als es der Beweglichkeit der Zinkatome entspricht. Offenbar heilen nur die llicht an Zink gebundenen Leerstellen aus. - - Untersuchullgen yon Phasenumwandlungen mit Elektronenmikroskopie- und -beugullg haben ergeben, dab in Fe--AI- und Fe--Si-Legierungen Umwandlungen erster Ordnung ablaufen. An Legierungen, die bisher Ms nahgeordnet angesehen werden, konnte das Auftreten diskreter, geordneter, nicht wachstumsfAhiger Ausscheidungen Iestgestellt und theoretisch begrfindet werden. Die Bfldung yon e- und ~'-Martensit in St~hlen mit t 8 - - 2 4 % Mn und ihr EinfluB auf die mechanischen Eigenschaften dieser Legierungen wurde untersucht. Plastische Eigenschaflen yon Legierungen. ]Die bei der plastischen Verformung auftretende Vgechselwirkung zwisehen Versetzungen und koh~Lrenten Ausscheidungsteilchen wurde an Aluminiumlegierungen mit Hilfe der Elektronenmikroskopie untersucht. Eine besonders starke Wechselwirkung zwischen Schraubenversetzungen und elastischen Verzerrungsfeldern behindert die Bewegung der Schraubenversetzungen in A1--Znund A1 Cu-Legierungen. Es wird angenommen, dab lokale Quergleitung der Schraubenversetzungen in diesen Spanllungsfeldern die Ursache hierffir ist. Bei A1--Ag-Legierungen t r i t t dieser Eifekt nicht auf, da hier keille solchell Spannungsfelder vorhanden sind. Reahtionen von Metallen ~nd Oxiden mit Gasen. In einem Ileiztischmikroskop wurdell die Frflhstadien der Reduktion yon Wfistit mit H2--HeO-Gemischen beobachtet und die Waehstumsgesehwindigkeit der Metallphase gemessen. Der Sauerstoffausbau erfolgt im wesentlichen an der Grenze der Eisenausseheidungen zum Wfistit u n d i s t gesehwindigkeitsbestimmend. Die I~inetik und der Mechanismus der Oberflliehenreaktionen yon NH~, H e und N e an t~isen konllten mit tlilfe yon elektrischen Widerstandsmessungen in Eisen aufgekli~rt werden. Es ergaben sieh grundlegende Folgerungen fflr dell Mechanismus der A mmoniak-Synthese. Neu aufgenommen wurdell Messungen der Gleichgewichte yon Einlagerungsverbindungenll (z. B. F%N) mit Gasen, um die thermodynamischen Eigensehaften und die Fehlordnung dieser Phasen zu studieren. Elektrochemie und Korrosion. EMK-Messungell an Sauerstoffkonzentrationszellen mit MgeSiO~ und MgO oder MgSiO~ als Festelektrolyten zeigten, dab tern~re Oxidverbindungen in derartigen Zellen verwandt werden kbnnen. Die Aktivit~ten der IZompollenten im Festelektrolyten mfissen durch eine heterogelle Mischung aus der Oxidverbindung ulld einer koexistierenden Nachbarphase festgelegt werden. - - Die Korrosion yon Aluminium in einer A1CI,--IZC1--NaC1Schmelze, die durch einen Temperaturgradienten entlang der 2r bewirkt wird, wurde untersucht. Die Stromdichteverteilung entlang des Metalls in Abh~ngigkeit yon der Absoluttemperatur und dem Temperaturgradienten kallll mit bekannten Ans~tzen ffir Durchtritts- und Diffusionsflberspanhung angegeben werden. Die Konstitution des Systems LiC1--KCI--A1C1, wurde aufgeMi~rt. - - Versuche fiber das Passivverhaltell yon Feillblei in konz., heiBer HeSO , ergabeI1, dab die Passivierung durch eine Bleisulfatschicht bedingt ist. Ffir F e - - C r MII Legierungen ill NaC1-L6sung erweitert sich der Passivbereieh mit steigenden Cr-GehaItell. Die Elektrokristallisation des Kupfers und des Silbers unter potelltiostatischell Abscheidungsbedingungen und der EinfluB yon Versetzungell auf Wachstum und Abbau der erhaltenen Kristallfliiehen wurden untersucht. Versuchsreihell zur Spallnungsrigkorrosion fibers~ttigter Alumiuiumlegierungen, wie z.B. AlZnMg 1, A1Zn t0, A1Ag t4 und A1CuMg 2, ffihrtell zu genauen Angaben fiber die Beeinflussung der SpannungsriBkorrosionsempfindliehkeit dieser Legierungen durch das Auftretell koM~renter Ausscheidungen. Institllt fiir SondermetaUe Direktor: Prof. Dr.-Ing, ERICH GI~BFIARDT. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~Lndig 24, niehtst~ndig 13, davon 4 Ausl~nder. Konstitution. Erneu~c konnten Phasenbeziehungen ill einer Reihe yon biniiren und tern~ren Systemen ermittelt werdell.

Naturwissenschaflen

]~s gelang die Aufstellung der vollst~ndigen Zustandsdiagramme von A g - - E r , Al--~r B--Cu, B--Mo, A1---Be--Ti, A1--Co--U, A 1 - - U - - Z r (mit den Teilsystemen U - - U A 1 2 ZrAI~, UAL~--NiA1 und A1--UA12--NiA1) und U - - U A 1 2 AlsM%--Mo. Welter wurden die L6sliehkeitsbereiche der ternAren Misehkristalle yon T i l l s _ x mit V, Nb, Cr, Mo und Mn bestimmt. Untersuchungen an U--A1-Legierungen mit tern~ren Zus~tzen (29 Elemente) haben gezeigt, dab die Stabilisierung der UAla-Phase gegenfiber der UA14-Phase nicht auf einer verz6gerten UAl~-Bildung beruht, sondern eindeutig durch den Gleichgewichtsaufbau der entsprechenden Systeme erkl~rt werden kann. In den Systemen Ni--A1 und Ni Ga mit Cu-Zus~tzen und in tern/~ren Obergangsmetallhydriden wurden die thermodynamischen Daten einiger Mischkristallbereiche ermittelt. Die Verfahren zur quantitativen Beschreibung des geometrischen Geft~geaufbaus und die rechnerisehen 2r zur Konstitutionsaufkliirung wurden weiterentwickelt und verbessert. - - In den Systemen AI--Mo, A1--Nb, Mo--Nb, T a - - A g , Ta--Au, T a - - P d und N b - - P d wurden Diffusionsuntersuehungenmit der Mikrosonde durchgeffihrt und die chemisehen und partiellen Diffusionskoeffizientenbestimmt.

t~ulvermetallurgie. Sinterstudien an Silber- und Carbonyleisenpulvern im Hochvakuum (Elektronenmikroskop) und in versehiedenen Gasen ifihrten zur Kliirung der ablaufenden Materialtransportvorg~nge. Allen Sintermechanismen liegen Diffusionsvorg~nge zugrunde, so dab plastisches FlieBen als wesentlicher Schrumpfungsmechanismus ausscheidet. An U P und UN--C-Mischkristallen wurden die Bedingungen ffir die Herstellung von Sinterk6rpern mit bestimmter Porosit~t ermittelt. Ferner wurden die Kriterien ffir eine optimale Spaltgasableitung aus por6sen Formk6rpern abgeleitet. Der EinfluB des Geifigeaufbaus auf die meehanischen l~igensehaften yon keramisehen Werkstoffen und Cermets wurde an TaBs, BeO, UO2, UN, A1203 und MgO mit Zus~Ltzen yon M o u n d W untersucht. Das Kornwachstum beim Sintern yon VC, TaC und TiC in Ni und Co ist stark yon der Zusammensetzung der Carbide abh~ngig und wird durch die Anwesenheit yon Sauerstofi gef6rdert. Die Festigkeit gesinterter WC--10%Co-Legierungen wird durch plastische Verformungen entgegen den theoretisehen ]~rwartungen nur unwesenflich erh6ht; der RiBbildungswiderstand kann durch mechanische Oberfli~chenbehandlung wesentlich gesteigert werden. Gase in Me/allen. Thermodynamische und kinetische Untersuchungen bei der Aufnahme und Abgabe yon N2, O 2 und CO durch Metalle und Legierungen der 5- und 6. Nebengruppe wurden in sehr breitem Rahmen weitergeffihrt. Die Ergebnisse der Adsorpfionsuntersuehungen konnten vor allem durch Messungen an dfinnen Aufdampfschichten im Ultrahochvakuum vervollst~ndigt werden. Auscheidungsvorgi~nge und Fragen der Mischkristallh~rtung wurden in den Systemen N b - - O - - N und T a - - O - - N eingehend studiert. - - Der l~influB yon Wasserstoff auf die Gleichgewiehte zwischen Gasen bzw. Kohlenstoff und MTischkristallen in den Systemen Z r - - C - H, Zr--N---H, Z r - - O - - H und N b - - O - - H wurde ermittelt. - Zur Kl~rung der Elektronenstruktur sind die Elektronenaustrittsarbeit in Zr--C- und Zr--O-Mischkristallen und die optisehen Konstanten druckgesinterter Proben in den Systemen Ti TiN--TiC und Zr ZrN--ZrC bestimmt worden. - ])as Oxydationsverhalten einer Reihe intermetallischer Phasen wie UA12, UF%, UMn e, U(A1Fe)2, U(A1Mn)~, U(FeMn)2, (U, Zr)A12 und UeSi2 sowie yon Sfliciden der l~bergangsmetalle wurde studiert und in einigen FAllen ein verbesserter Oxidationswiderstand festgestellt. Die Untersuehungen der Kinefik der inneren Oxidation yon Legierungen wurden fortgeffihrt. In den Systemen des Silbers mit Er, Gd, H o u n d Y wurden Oxidationszonen festgestellt, im Gegensatz zu den Legierungen mit Ce und La. Strukturuntersuchungen. Die Strukturen intermetallischer Phasen yon Ag und Au mit Seltenen Erden (Sc, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Tb, Er, Yb), welehe Phasen mit den Zusammensetzungen Ag3SE, Ag,SE ulld AgSE bilden, konllten ermittelt werden. Weiterhin gelang die AufklXrung der Strukturen yon UeC%A1, ZreO und der Suboxide in den Systemen C u - - O und P t - - O . S~crukturuntersuchungen an Pd, Nb, Ta und UOo zeigten, dab bei der Oxidation Sauerstoff in das Matrixgitter fiber die Bildung yon l~berstrukturzellen eingebaut wird. Aus r6ntgenographischen Daten konnten Aufschlfisse fiber das Rekristallisafionsverhalten yon fibers~ttigten, verformten Mischkristallen aus Ni--AI-, Be--A1- n n d Fe--Cu-Legierungen erhalten wetdell.

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Max-Pianck- Gesellschaft 1968--1969

Untersuchung schmelzfliissiger Legierungen. Der atomare Aufbau und einige Eigenschaften (elektr. Widerstand, Viscosit~t und Kompressibilitgt) yon Metall- und Legierungsschmelzen wurden durch R6ntgenbeugungs-Experimente im Weir- und Kleinwilikelbereich an Ag, Cu, Sb, Zn sowie in den Systemen Mg--Ag, Mg--A1, M g - - P b , M g - - S n , A1--Sn, C u - - S b und S n - - Z n studiert. In Schmelzen des Systems A I ~ S n gelang der Nachweis yon Nahentmischungsbereichen (Clustern). In anderen Legierungssystemeil wurden in der Schmelze verbindungs~hnliche Agglomerate gefunden. Elektrochemie. I m AnschluB an experimentelle Arbeiten tiber die Kinetik der Zink- und der Cadmiumelektrode sowie den l~bergang yon Chrom in Chromat wurde die Theorie konsekutiver Durchtrittsreaktionen mit adsorbierten Zwischenprodukten weiterentwickelt. Die Ursachen ffir den EinfluB des Druckes auf Thermodynamik und Kinetik der Wasserstoffelektrode wurden analysiert. Die Reaktionen anodisch erzeugter, nichtst6chiometrischer Nioboxid-Schichten mit Niob und Sauerstoff wurden kinetisch dutch Messung der zeitlichen .&nderungen der Halbleitereigenschaften des Oxids untersucht.

Strahlenschiidigung. Der Mechanismus der Bestrahlungsverfestigung yon ein- und vielkristallinem Eisen wurde untersucht und ein wesentlicher Einflul3 der interstitiellen u reinigungen N und C auf den durch Neutronenbestrahlung induzierten Streckgrenzenzuwachs festgestellt. Die statische Reckalterung wird durch Neutronenbestrahlung verringert. Die ]3estrahlungsverfestigung yon Al-Einkristallen und yon Cu Au-Mischkristallen durch Tieftemperatur-Neutronenbestrahlung konnte mit der Versetzungsbekinderung dutch Zwischengitteratome gedeutet werden. Beim Beschul3 yon IZupferfolien mit Argon-Ionen werden Zwischengitteratomagglomerate erzeugt, derei1 Entstehungsmechanismus durch elektronenmikroskopische Unfersuchungen gekl~rt werden konnte. Reinstoj]e. Die Arbeiten zur Verbesserung der Herstellungsverfahren Yon hochreineil Metallen wurden durch Untersuchungen der optimalen Entkohlungs- und Wasserstoffentgasungsbedingungen an Nb iortgesetzt. Der Diffusionskoeffizient yon C in Nb wurde ffir hohe Temperaturen mittels CO-Partialdruckmessungen ermittelt. An hochreinen Cu- und Au-Bikristallen wurde der beschleunigende bzw. retardierende EinfluB von Leerstellenagglomeraten bzw. yon geringen Mengen an gel6stem Fe auf die thermisch aktivierte ]3ewegung von Grol3winkelkorngrenzen untersucht. Mikrospektrophotometrische, fluorimetrische und iversvoltammetrische Bestimmungsmethoden ffir die Analyse yon Elementen im Nanogrammbereich wurden ffir die Elemente As, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hg, Mn, Mo, Ni, S, Se, Sn, T1, V und Zn ausgearbeitet. I n s t i t u t fiir Physik mit Abteilung Dehlinger

Direktor: Prof. Dr. ALFRED S E E G E H . - Abteilungsleiter: Prof. Dr.-Ing. ULRICH DI~HLINGER. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~Lndig 16, nichtst~ndig 24. Ausl~ndische Gi~ste 8.

Elektronentheorie. I m Rahmen der Vielelektronentheorie wurde mit Hilfe einer gut konvergenten Reihenentwicklung der Dichtematrix eine neue Formulierung des St6rstellenproblems gegeben, die - - tiber die Hartree-Fock-Ni~,herung hinausgehend - - eine Abhiingigkeit der abgeschirmten Elektronenwechselwirkung yon der relativen Spinorientierung liefert und die bei lokalen St6rungen auf ein lokalisiertes St6rproblem ffihrt. Es wurde untersucht, inwieweit im 1Rahmen der u elektronentheorie II~iherungsweise ein Hilbert-Teilraum innerer Elektronenzust~nde in kondensierten Materialien angegeben werden kann, d.h. die Leitungs- ulid Valenzelektronen ffir sich betrachtet werden dfirfen. Die weitreichende Wechselwirkung zwischen FluBlinien in Typ-II-Supraleitern wurde an Hand der Gorkow-Theorie studiert. Die auf der Einelektronentheorie basierenden Arbeiten befaBten sich mit Fehlstellen in Metallen und Halbleitern, mit Transportproblemen und mit dem Problem des t31och-Elektrons in hohen Magnetfeldern. Mit der ,,Wannier-Formulierung" wurden die effektiven Elektronenst6rpotentiale inhomogener Verzerrungen aufgestellt. ]3ei Berficksichtigung der diskreten Kristallstruktur ergeben sich Zusatzterme, z.B. bei Stufenversetzungen. Ffir lokalisierte St6rstellen und allgemeine Fermi-OberflAchenwurde der DE HAAS-VANALI'HEN-EfIelct, der elektrische Widerstand dfinner einkristalliner Filme sowie die Orientierungs- und Magnetfeldabhiingigkeit der magnetischen Widerstands~nderung berechnet. Die Symmetrieeinflfisse auf 44 Naturwissensehaften1970

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die L6sung der ]3oltzmann-Gleichung wurden ausffihrlich untersucht.

Supraleitung. Neben der Elektronentheorie der Supraleitung die Erweiterung und Anwendulig der GinzburgLandau-Theorie vorangetrieben. Mit Hilfe der ,,mikromagnewurde

tischen" Gleichuilgen wurden strukturempfindliche Aspekte der Magnetisierungskurveli behandelt, so z.B. die VVechselwirkung zwischeil Kristallversetzungen einerseits und Flul3linieil oder den Grenzfl/s zwischen normal- und supraleitenden Bereichen andererseits. Es konnte in allgemeiner Form gezeigt werdeil, dab die dabei auftretenden Wechselwirkullgskri~fte als Wechselwirkungen zwischen den Kristallversetzungen und durch den supraleifenden Zustand bediilgten Quasiversetzungen beschrieben werden k61inen. Zur ]3erechnuilg des Zufallspotentials der Flul31inien oder der ]3ereichswAnde im Spannungsfeld einer Vielzahl yon Versetzungen wurde eine zweidimeilsionale Statistik abgeleitet, die eine ]3erechnung der mittleren Haftkraft Ifir Fluxoide sowie der mittleren Wellenli~nge des Wechselwirkungspoteiltials erlaubt. Zur theoretischen Behandluilg yon Fehlstellen im Flul31iniengitter von Typ-II-Supraleitern wurdeI1 zwei zueinander komplement~re theoretische Verfahren entwickelt und zur Berechilung yon Leerlinien und Stapelfehlern in der N~he yon He1 bzw. H c 2 verwendet. Bei den experimentellen Untersuchungen fiber die FluBlinienanordnung in Supraleitern II. Art wurde gezeigt, dab sich die Theorie kontinuierlicher Yersetzungsverteiluilgen gut zur Beschreibung stark gest6rter Flu/31iniengitter verwenden l~13t. Erstmals gelang der Nachweis, dab bei Supraleitern II. Art mit kleinem Ginzburg-Landau-Parameter die Orientierung und die Struktur des Flul31iniengitters yon der Kristallorientierung abhi~ilgt. Unter bestimmten Bediilgungen kann zwischen Flul31inien eine anziehende Wechselwirkung bestehen. Die Dekoration yon Flul31inien konnte jetz* auch in Magnetfeldern yon mehr als 1000 Oerstedt durchgeffihrt und auf die Untersuchung des Eindringens des magnetischen Flusses in NiobProben angewandt werden.

Ferromagnetismus. Neues Arbeitsgebiet ist die Bereichsstruktur diinner Schichten. Die Verwendung der HochspannungsLorentz-Elektronenmikroskopie (650 kV) bringt wegen des verriilgerten ]Sinflusses der unelastischen Streuung wesenfliche Vorteile und verbessert die Obereinstimmung zwischen Experiment und Theorie erheblich. Mit einem neuartigen theoretischen Ansatz wurde eine bisher unbekannte wirbelf6rmige Struktur der ,,BlochwAnde" in dfinnen Schichten aufgedeckt. Das ,,Zustandsdiagramm" symmetrischer und asymmetrischer N6el- und ]Blochw~nde in Funktion yon Magnetfeld und Schichtdicke wurde berechnet. Die Bedingungen fflr die spontane Keimbildung der sog. Streifendomiinen in dtiilnen Schichten wurden in exakter Form aufgestellt und zur numerischen Berechnung der kritischen Schiehtdicke ffir die Keimbildung sowie der Periodiziti~tsl~nge der Domgneil verwendet. Messungen der magnetischen Anisotropie plastisch verformter Einkristalle erm6glichten detaillierte Aussagen fiber die ]3eitrAge der Primitr- und SekundArversetzungen zu den inneren Spannungen. Die Magnetisierungskurve verformter KobaltEinkristalle sowie deren reversible und irreversible Suszeptibilit~t wurden umfassend experimentell und theoretisch nntersucht; es konnte erstmals ein theoretisches Verstgndnis der irreversiblen Magnetisierungsvorgtinge bei einachsiger ferromagnetischer Anisotropie gewonnen werden. Die Bereichsstruktur yon Kobalt weist interessante Analogien zur Struktur des Zwischenzustandes voil Supraleitern auf; KerreffektBeobachtungen bei hohen Temperaturen zeigten den wesentlichen Einflu/3 voil schichtf6rmigen Versetzungsailordnungen.

Theorie der Versetzungen. Es wurde eine umfassende Untersuchung yon Eigenspannungszustiinden in Kristallen in Zusammenhang mit ,,Zerschneidungsprozessen" in nichteuididischen geometrischen Objekten durchgeftihrt und u.a. auf die Theorie der Disklinationeli und ,,nichtmechanischen" Spailnungen angewalidt. Zur Behalidlung dynamischer Versetzungsprobleme wurde eine explizite und ffir Rechnungen brauchbare Formulierung der endlichen Elastizit~tstheofie anisotroper Mediei1 gegebeli. Uiiter Verwendung • Prilizipien ist eine yon der Versetzungskinematik ausgehende Theorie des elastisch-plastischen IZontinuums aufgebaut worden. Ftir eine Reihe yon Versetzungskon]igurationen, die hi~ufig als 1Viodelle ffir verforlnte Kristalle herangezogen werden, wurden innere Spannungen, gespeicherte Energie sowie das kinematische R6ntgenbeugungsprofil berechnet, z.T. mit unerwarte-

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Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

ten Ergebnisseu. Die Theorie der Bordoni-Relaxation in Kristallen wurde so weft fortgeffihrt, dab nicht nur die prim~ren, sondern auch fast alle sekund~ren Eigenschaften auf Grund des Doppelkinken-Meehanismus verstanden sind.

Kristallplastizitiit. Eine umfassende Theorie der Verfestigung yon Alkalihalogenid-Kristallen mix Steinsalzstruktur wurde dedukfiv aus den experimentellen Gegebenheiten abgeleitet und quantitativ ausgearbeitet. Die l~lbereinstimmung mit den Beobachtungen ist gut. Mit einer am Institut entwickelten r6ntgenographischen Methode wurde am biaC1 der theoretisch erwartete, aber experimentell umstrittene lineare Zusammenhang zwisehen der Versetzungsdichte und dem Quadrat der FlieBspannung best~tigt. Die Versetzungsanordnung in plastisch verformten Cu-Einkristallen wurde bet tiefer Temperatur vor dem Entlasten dutch Neutronenbestrahlung fixiert und anschliel3end elektronenmikroskopisch und r6ntgenographisch untersucht. Die Versetzungskonfigurationen sind yon den seither - - ausschliel31ieh in entlasteten Einkristallen ~ beobaehteten in wesentlichen Punkten verschieden und lassen sich den theoretischen Vorstellungen fiber die Versetzungsreaktionen w~hrend der plastischen Verformung erheblich besser zuordnen. I m Bereich I der Verfestigungskurve von Ni-Co-Einkristallen wurde durch Ierromagnetische Messungen die Ver~nderung der Versetzungskonfigurationen beim B e und Entlasten (Aufl6sung bzw. BiN dung yon Versetzungsdipolen) ebenfalls nachgewiesen. Mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie und yon Berg-Barrett-RSntgenaufnahmen wurde untersucht, ob in der Versetzungsanordnung und -dichte und folglich auch der lokalen Fliet3spannung eine signifikante Variation zwischen Mi#e und Rand yon zugverformten I~2upfereinkristallen besteht, und ffir den Verfestigungsbereich II positiv beantwortet. :Es wurde ferner gezeigt, dab hinsichtlich des Verfestigungsanstiegs im ]3ereichlI diese Variation sich seIbst kompensiert, so dab die Theorie der Verfestigung im wesentiichen ungelindert bleibt. Das Auffiichern der GleitIinien auf Kupferkristallen bet Hochtemperaturverformung kann man ant einen kombinierten Kletter-QuergleitprozeB der Gleitversetzungen zurfickffihren. Der EinfluB r~umlich oszillierender innerer Spannungen auf Anordnung, weitreichende Spannungen sowie gespeicherte Energie yon Versetzungsgruppen wurde bereehnet. F a r die beiden letzXgenannten Eigenschaften ergab sieh dieser EinfluB als gering.

Durchstrahlungselektronenmikroskopie. Die Arbeit mit dem neu installierten Hochspannungselehtronenmikroskop (650 kV) wurde aufgenommen, u.a. ist die durch die elektronenmikroskopische Untersuchung hervorgerufene Strahlensch~Ldigung der Pr~parate studiert worden. Es bieten sich neuartige M6glichkeiten zum Studium der Ausheflvorg~nge atomarer Fehlstellen. Die am Institut entwickelte Methode der elektronenmikroskopischen Analyse Meiner Agglomerate atomarer Fehlstellen wurde verfeinert nnd auf neutxonenbestrahlte kubisch-raumzentrierte Metalle sowie a u f die Untersuchung der Strahlensch/~digung dutch Schwermetallionen definierter Energie ausgedehnt. Zweifel fiber Natur und Gr6Benverteilung der Agglomerate in kubisch-flgeheBzentrierten neutronenbestrahlten Metallen, insbes. Cu, konnten - - voraussiehtlich abschlieBend - - getd~rt werden. Atomare Fehlstellen and Di]]usion. Messungen der Temperaturabh~Lngigkeit der Selbstdiffusion, soweit m6glieh unter Heranziehung des Isotopeneffektes, und der Gieichgewichtskonzentration leerer Gitterpl~tze warden ffir mehrere Metalle sorgI~Itig analysiert. Es konnten zuverl~ssige Werte fflr charakteristische Eigenschaften yon Einfaeh- und Doppelleerstellen erhalten und damit Widersprfiche gekl~rt werden, so ffir Kupfer, wo sich f fir Einfachleerstellen die Wanderungsenergie zu t , 0 6 e V und die Bildungsenergie zu 1,03eV ergab. Eine theoretische Untersuchung der Selbst- and Fremddiffusion in Silicium und Germanium ffihrte zu interessanten neuen Ergebnissen fiber Natur, Konzentration und Beweglichkeit atomarer Fehlstellen in der Diamantstruktur. Die I4inetik der Wanderung und Konversion yon Crowdionen (eindimensional wandernde Zwischengitteratome) wurde im Hinblick auf die Interpretation yon Dosiskurven bet Elektronenbestrahlung a n d yon Dampfungsmessungen w~ihrend ~-Bestrahlung studiert. Die D~impfungsmessungen stfitzen sehr stark die Auffassung, dab zumindest in Kupfer die nach Bestrahlung bet tiefer Temperatur fret wandernden Fehlstellen Crowdionen sind. I n Gold sprechen die Dosiskurven

Naturwissenscha/ten

gegen eine freie Fehlstellenwanderung bet tiefen Temperaturen. Als neue Methode zur detaillierten Untersuchung der Bewegung yon atomaren Fehlstellen mat geringer Symmetrie wurde die Messung der mechanischen Nachwirkuug entwickelX. Sie beruht auf der Wechselwirkung zwischen Verse• und atomaren Fehlstellen. Die Anwendung auf Zwischengitteratome in Ni ergab, in Ubereinstimmung mit anderen Untersuchungsmethoden, far die Aktivierungsenergie der Rotation (0,87-~ 0,03)eV, ffir die der Wanderung (0,99 4-0,05)eV. Gfiltigkeitsbereich und analytische L6sbarkeit der Diffusionsgleiahung mit Drift in einem aus einem Potential ableitbaren Kraftfeld wurden ersch6pfend bestimmt. In abgeschreektem Nickel konnte die Bildung yon Leerstellenagglomeraten und von Leerstelten-Verunreinigungs-Komplexenmif Hilfe der magnetischen Nachwirhung untersueht werden. In sauerstoff-begasten NickelEinkristallen l~uft bet etwa 40 ~ eine auf der Wechselwirkung zwischen Blochw~nden und Versetzungen beruhende biachwirkung ab, bet der die thermisch aktivierte Versetzungsbewegung fiber die eingelagerten Sauerstoffatome hinweg gesehwindigkeitsbestimmend ist.

Hochsehmelzende kubisoh-raumze~trierte Metalle. Eine leistungsf~hige Ultrahochvakuum-Zonenschmelzanlage, die das tiegellose Zonenschmelzen yon Metallst~ben bet 10-9 Tort gestattet, wurde in Betrieb genommen. Damit wird die Herstellung yon hochreinen EinkrisLullen ans bib, Ta, W und Mo erleichtert. An hochreinem Eisen wurde nach Elektronen- und bieutronenbestrahlung sowie nach plastischer Verformung die magnetische Naohwirhung ausffihrlich untersucht. Die Hochtemperaturnachwirkung ( ~ 3 5 0 ~ ist ant die thermisch aktivierte Kriechbewegung der Versetzungen zurfiekzuffihren. Die noch weitgehend ungekl~rten Vorg~nge bet der ptastischen Verformung kubiseh-raumzentrierter Metalle warden studiert.

Wiirmeleitung durch Phononen. Es wurde ein He3-Kryostat gebaut und zur Messung der Phononenstreuung in verformten Niob-Einkristallen bis zu etwa 0, 5 ~ verwendet. Quanten~hemie. Die Programme /fir die Behandlung zweiatomiger Molekfile im Rahmen der tlartree-Fock-N~herung wurden erstellt und erprobt; sie werden zur Untersuchung der sog. Metallmolekfile, insbes, der Rolle der d-Elektronen bet deren Bindung, verwendet.

Theorie der Ionenkristalle. Mit einem neuartigen Ansatz ffir das Dreik6rperpotential wurde ffir die NaC1-Struktur die Abweichung yon der Cauchy-Relation der elastischen Konstanten als Funktion der Ionen-Radien, der Temperatur und der Ionenmassen berechnet nnd in sehr guter ~rbereinstimmung mix den Beobachtungen gefunden.

M a x - P l a n c k - I n s t i t u t ffir P f l a n z e n g e n e t i k , L a d e n b u r g Direktor: Prof. Dr. EDGAR KNAPP. - - W i s s e n s c h a f f l i c h Arbeitende: st~ndig 8, nichtst~ndig 3. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 318; 1969, 372. Bet dem Lebermoos Sphaerocarpos wurden weitere 32 Mutanten genetisch analysiert. Von diesen beruht eine auI einer Mutation im Y-Chromosom, w~hrend die 31 fibrigen den sieben autosomalen Koppelungsgrappen zugeordnet and lokalisiert werden konnten. Da vier der 31 autosomalen Mutanten wahrscheinlich mit bereits bekannten Mutan• identisch sind, sind nunmehr in den sieben Autosomen insgesamt 18t Gene lokalisiert. Dem X-Chromosom konnten bisher 41 a n d dem Y-Chromosom 5 Mutanten zugeordnet werden (ABEL). Untersuchungen fiber das Vorkommen yon Konversionen, die bet unifaktoriellen Kreuzungen zu Spaltungen 4:0 oder 3:1 statX 2:2 in den Sporentetraden ffihren, haben gezeigf, dab solche Konversionen bet Sphaerocarpos, im Gegensatz zu den Ascomyceten, wenn fiberhaupt, dann nur sehr selten auftreten: Unter 40000 besonders geprfiften vollgekeimten Tetraden land sich Bur eine Tetrade mix m6glicherweise nichtreziproker Spaltung (ABEL). In den Pollenmutterzellen von Impatiens balsamina und Salvia nemorosa konnte h~ufig eine Anniiherung oder Panrung der Cbxomozentren homologer Chromosomen festgestellt werden. Dieser Befund stfitzt, ebenso wie das Ergebnis genetischer Versuche bei Sphaerocarpos, die Vorstellung, dab das Crossing-over bereits vor dem Pachyt~n erfolgt (ABEL und C~AUHAN).

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Max-Planck-Gesellschait 1968--t 969

Aus sick entwickelnden Pollen yon Nicotiana tabacum und N. sitvestris konnten, unter Anwendung einer yon anderer Seite entwickelten Methode, haploide Pflanzen in groBer Zahl gewonnen werden (N6TI~). Die Frage nach der Menge ulld der Allordnung der DNS im Ckloroplasten h6herer Pflanzen konnte ffir Beta vulgaris im Prinzip gel6st werden. Der Chloroplast enth~lt, abhiingig yon seiner Gr6Be und damit u.a. auch vom Alter, verschiedene Mengen DNS. Dabei variiert die Menge erheblich starker als im Zellkern oder in den meisten Mitochondrien. Meist ist die DNS auf mehrere Nucleoide verteilt, der Chloroplast also in der Regel genetisch mehrwertig, und zwar polyener~d. Diese Feststellungen beruhen auf DNS-I3estimmullgen an sehr reillen Fraktionen verschieden grol3er Chloroplasten (mittl. Durckmesser 2 bis 12 ix), auI quantitativer Autoradiographie an isolierten Chloroplasten ulld auf der Auswertung vollst~indiger elektronenmikroskopischer Schnittserien, die die Herstellung dreidimensionaler Modelle der Chloroplasten ulld deren DNS-Regionell erm6gliehte. Die elektronenmikroskopische Darstellung der DNS-Areale setzte den schonenden Abbau der Chloroplastenmatrix bet guter Erhaltullg der Membranstruktur voraus (~-~ERRMANN~elektronenmikroskopische Untersuchungen zusammen mit KOWALLIK,Marburg). Die DNS-Menge im Zellkern weiblieher Pflanzell yon Sphaerocarpos donnellii verh~ilt sieh zur DNS-Menge im Zellkern m/innlicher Pflanzen wie 1,6:1, wobei der ~berschul3 bet den ~2 auf deren grol3em heterochromatischen X-Ckromosom beruht. Um zu prfifen, ob sich die Basenzusammensetzung der DNS des heterochromatischen X-Chromosoms yon der der mindestens flberwiegend euchromatischen Autosomen unterscheidet, wurden Basenzusammensetzung der Kern-DNS aus ~9 und aus c7c~ durch Ultrazentrffugation, Chromatographie, Spektralphotometrie und durch direkte chemische Analyse vergleichend untersucht. In t3bereinstimmung mit iihnlichen Untersuehungen bet Drosophila konnten keine Untersckiede in der Basenzusammensetzung der Kern-DNS der ~ und der c?d~ festgestellt werden (HERRMANNund SCItLAYER). Arbeiten fiber Zahl und Gr6Be von Chromozentren in den Ruhekernen yon Cruci/eren lieBen Regeln erkennen, die in Zusammenhang mit der genphysiologischen Bedeutung dieser heterochromatischen Teile bedeutsam sind und Ansatzpunkte fflr eine weitere Bearbeitung bilden k6nnen. So hat sick gezeigt, dab die mittlere Anzahl der in den Ruhekernen sichtbaren Chromozentren in verschiedenen Zellarten, Geweben und Organen einer Pflanze verschieden ist und abh~ngt yon der Temperatur und vom Alter der Zellen. Dabei liegt die Chromozentrenzahl stets auch bet Polyploiden zwisehen der ganzen und der halben Chromosomenzahl der Pflanze, wozu lloch pro Genom ein dem Satelliten entsprechendes Chromozentrum kommen kann. Je h6her die Chromosomenzahl ist, desto geringer ist die mittlere Anzahl der Chromozentren, bezogen auf die Chromosomenzahl. Auch die Cr6i3e der Chromozentren kann temperaturabh~Lngig sein. In den SproBhaaren yon Sinapis alba und yon Brassiea campestris wurden auBer diesen Chromozentren charakteristische Gruppen yon Chromomeren nachgewiesen, wobei offenbar jede Chromomerengruppe zu einem bestimmten Chromosom gehSrt. - - Neben der theoretischen Bedeutung der Befunde ergeben sick ffir die Cruci/eren M6glichkeiten ffir eine arbeitsparende und rationelle Bestimmung der Ploidiestufe yon Pflanzen durch Z~ihlung der Chromozentren in geeigneten Geweben. Bet Gramineen hat sick Ii~r die Ploidiestufenbestimmung die Ermittlung der Zahl der Nuldeolen bew~ihrt. U m diese besser darzustellen, wurde eine Methode elltwickelt, dureh die das Chromatin der Ruhekerile seine F/irbbarkeit verliert (R~ITBERGER). Die Polyt/inchromosomen im Suspeilsor yon Phaseolus coccineus und Ph. vulgaris ~Lndern je naeh Waehstumstemperatur ihre Struktur. An den SAT-lZiesenchromosomenwurde gezeigt, dab sie im geb~inderten (kondellsiertell) Zilstand, der auch dutch Behaildlung mit Aetinomyein hervorgerufen werdeil kann, nur geringe oder keine RNS-Syntkese aufweiseI1, im granulgren (aufgelockerten) Zustand hingegen ~H-Uridin stark einbauen. Erstmals konnten an pflanzlichen Riesenchromosomen Funktioilsstrukturen beschrieben werden, die mit den Puffs der Speicheldriisenehromosomen bzw. mit den Schleifen der Lampenbfirstenchromosomen vergleichbar siild (NAGL). Der Verlauf der t. meiotischen Prophase bet Beta procumbens wurde mit Hilfe verschiedener tfxiterien bestimmt und das Paarungsverhalten sowie die Morphologie der Chromosomen verfolgt. Parallele Ulltersuchungen an der FI zwischen Beta vulgaris und B. procumbens zeigten, dab die Homologen auch bet der Hybride im Pachyt/in relativ gut gepaart stud, jedoch 44*

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folg~ in den Iolgellden Stadien weitestgehend Desynapsis

(NAGs). Bet der Zuckerrfibe konnte die Koppelungsgruppe, die u.a. die Gene R (Bildung yon t3etacyanen) und 13 (Schossen auch ohne Vernalisation) enthiilt, dem Chromosom zugeordnet wetden, das in eillem bestimmten Trisomelltyp (2 x + I I ) fiberz~hlig vorhanden ist (BuTTERFASS). Um GesetzmgBigkeiten der Verteflung der Plastiden bet der Zellteilung iestzustellen, wurde bet Trifolium hybridum (Schwedenklee), einer Art mit etwa vier Plastiden in den SchlieBzellenmutterzellen, eill haploides Individuum mit nur zwei Plastiden gesucht und gefunden. An diesem Objekt konnte erstmals ft~r eine ]31fitenpflanze gezeigt werden, dab die Plastiden bet der Mitose nicht zulallsgem~iB, sondern gleichmiiBig auf die beiden Toehterzellen verteilt werdell

(BuT~FASS). Bet Studien in der Gattung Draba wurde eine neue Art entdeckt und als D. dolomitica Buttler beschrieben. Morphologische, cytologische und arealkundliehe Kriterien machen eine alloploide Entstehung tier D. dolomitica (4 x) aus D./ladnizensis (2x) und D. hoppeana (2x) wahrscheinlich. Die dazische Centaurea atropurpurea besitzt ebenso wie die schon frfiher untersuchte C. seabiosa B-Chromosomen in zwei Gr6gen. lhre Zahl schwankt stark innerhalb der einzelnen Wurzelspitzenmeristeme (BUTTLER). Ein erheblicher Teil der Leistungen eiller Pflanze in ether heterogenell Zuckerrfibenpopulation wird durch Konkurrenzbeziehungen zu ihren Nachbarn besfimmt. Die zwischen Einzelpflanzen und ihren Nachbarn ermittelte Regression gestattet es, die ant der Nachbarwirkung beruhende Ver/inderung der Mel3werte der einzelnen Pflanzen rechnerisch weitgehend zu eliminieren. Durch diese Korrektur wird eine effektivere Selektion der leistungsf/ihigsteil Individueil m6glich

(LICHTER). Eine pentaploide Form (2n =45) der Sektion Coroltinae der Gattung Beta erwies sich als vorwiegend apomiktisch, was das Vorkommen yon rein pentaploiden Populationen erkl/irt. Offenbar k611nen jedoch ullreduzierte Eizellen auch durch 2xbzw. 3x-Pollen yon tetra- und hexaploiden Pflanzen befruchtet werden, wenn solche Pollen zur Verffigung stehell. So ist das Vorkommen yon hepta- und oktoploiden lleben pentaploiden Pflanzell in der Naehkommenschaft yon fret abgeblfihten Pentaploiden verst~ndlich (DEMIR). Wenn es richtig ist, dab die zfichterische Bedeutung der Autopolyploidie wesentlich auf der M6glichkeit einer st~irkeren Heterozygotie und damit eines gr613eren Heterosiseifektes beruht, war nach eiiler Vielfachkreuzung ingezfichteter St~imme die h6chste Leistung nicht sofort zu erwarten, sondern erst nach weiteren Vermehrungsgenerationen. Die Ergebnisse einer Prtifung mit Vielfachkreuzungen yon tetraploiden Zuckerrt~benstiimmen und der ersten und zweitell Vermehrungsgeneration dieser Vielfachkreuzungen stimmen mit der Erwartung iiberein. Bet Diploiden war dagegen nach ether und zweimaliger Vermehrung einer Mehrfachkreuzung, wie zu erwarren, keine Leistungssteigerung festzusteHen (I~NAPP nnd Nachdem ein frfiherer Versuch keine eindeutigen Ergebnisse erbrackt hatte, wurden erneut Kreuzullgen zwischen ether Zuckerrt~bellsorte mit guter Leistung, abet starker CercosporaAnfiilligkeit und einer Sorte geringerer Leistullg, aber guter Cercospora-Feldresistenz durchgeffihrt und in der F~-Gelleration einmal llach stark, zum andern nach nicht oder nur schwach von Cereospora befallenen Pflallzen selektiert. Die selektierten Pflallzen warden zu St~Lmmen mit geringer bzw. guter Feldresistenz vermehrt und diese Stgmme im Feldversuch mit und ohne Cercospora-Infektion auf ihre Leistungen geprflft. W~hrend in dem Versuch mit kfinstlicher Cemospora-Infektion die resistenten St~imme den anfiilligen, stark befallenen Stemmen im Zuckerertrag deuflich fiberlegen waren, zeigten im Cercospora-frei gehaltenen Versuch die resistenten St~imme gegenfiber den anffilligen eine statistisch sehr gut gesieherte Zuekerertragsminderung. Es besteht also eine negative Korrelation zwischen Resistenz und Leistung (KNAPP und LAUBE). Bet Versuchen m i t pollensterilen Zuckerrfiben, deren Pollensterilit~it auf ether bestimmten plasmatischen I~omponente in Verbindullg re_it einem bestimmten ehromosomalell Gellotyp beruht, zeigten Paarungen zwischen Pollensterilen ulld normal Fertilen, dab der Grad der Pollensterilit~t in den Naehkommenschaften der Pollensterilen nieht llur yon der Vaterpflanze, solldern aueh roll der als Mutter verwendeten Pollensterilen und der Interaktion zwischen der jeweiligen Pollensterilen und der Vaterpflallze abh[ingt. Oifellbar mul3 eine

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Max-Planck- Gesellschaft 1968--1969

grGl3ere Zahl yon Genen an der Pollensterilit~t beteiligt sein und kGnnen verschiedene Genotypen in Verbindung mAt dem ,,sterileli" Plasma zu Pollensterilit~t fahren. Ein pollensteriler S t a m m benGtigt also zu seiner Erhaltung einen spezifischen Iertilen IZomplement~rstamm (KNAPP). Da es bei Zuckerraben im Grad der plasmatisch bestimmten Pollensteriliti~t alle t3berg~nge zwischen absolut sterilen und voll fertilen Pflanzen gibt und es llicht einfaeh ist, St~mme zu entwickeln, die nur absolut pollensterile Pflanzen enthalten, wurde gepraft, ob und wieweit dann, welln ein unvollstiindig pollensteriler Stamm zum Zweck der Erzeugung yon Hybridsaatgut zusammen mat einem Best~uberstamm abblaht, der Hybridisierungserfolg durch das Vorkommen semisteriler Pflanzen beeintr~chtigt ward. Es hat sich gezeigt, dab unvollst~ndige Pollensteriliti~t unter den gegebenen Verhfdtnissen nicht zu ins Gewicht fallenden Befruchtungen innerhalb des Mutterstammes ffihrt (KNAPP und LAUBE).

Max-Planck-Institut Mfinchen

fiir Physik

und Astrophysik,

Gesch~ftsfahrender Direktor: Prof. Dr. WERNER HEISENBERG. VerGffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 319; 1969, 374. -

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Institut fiir Physik Direktor: Prof. Dr. W E R N E R HEISENBERG. Weitere Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. WlLI~EL~ BRENIG, Prof. Dr. HANs-PETER Dt3RR, Dr. GERI~ARTV. GIERKE (bis 30. t t . t968), Prof. Dr. KLAUS GOTTSTEIN, Dr. !N~ORBERT SCHMITZ, Dr. ULRICH STIERLIN, Prof. Dr. CARL FRIEDRICH FRItR. V. WEIZSXCKEE. - - Ausw~rtige Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. GERHART LODERS, GGttingen; Prof. Dr. KARL WIRTZ, Karlsruhe. - - Wissenschaftlieh Arbeitende: stgndig 63, nichtst~Lndig 26. Ausl~ndische Giiste 7. -

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Theoretische Physik Theorie der Elementarteilchen (Prof. Dr. HANS-PETER DORR) In der nichtlinearen Spinortheorie richtete sich die Aufmerksamkeit erneut auf die Konsequenzen der postulierten indefiniten Metrik im quantenmechanischen Zustandsraum bezt~glich Wahrscheilllichkeitsiliterpretation, Kausalverhalten und Analytizit~ttseigensehaften der Streuamplitudeli. Zur KI~rung der Probleme wurden Untersuchuligen an Quantenfeldtheorien masseloser Teilchen im R a h m e n des Gupta-BleulerFormalismus auf Theorien mat Teilchen hGheren Spins (insbes. S p i n 2 der linearisierten Gravitationstheorie) ausgedehnt, woraus sich im weehselwirkenden Fall wesenfliche Komplikationen gegent~ber der Quantenelektrodynamik ergaben. MAt Hilfe der Brandt-Wilsonscheli Methode der Konstruktion lokaler Feldoperatoren wurde eine MGglichkeit angegeben, Parit~tssymmetrie im R a h m e n der Spinortheorie als Beziehung zwischen verschiedenartigen Operatorprodukten zn etablieren. Die Beziehung zwischen LGsungen der zweikomponentigen und paritiitssymmetrischen Version der Spinortheorie wurde untersucht und die Bedeutung hGherer Kontraktionsfuliktionen bei den verwendeten Niiherungsverfahren aufgezeigt. Die graphische Methode der Spinausreduktion wurde auf Theorien mAt hermifischer Darstellung der Spinorfelder ausgedehnt. Modelltheorieli vom Charakter nichtlinearer Spinortheorien mAt SU3-Symmetrie, aber ohne Verwendung yon Quark-Feldern wurden konstruiert und nach geeigneter Wahl yon Kopplungsparametern zur Berechnnng yon Massen der einfachsten Hadronen und ihrer Weehselwirkungen verwendet. Alternativen zu einer Regularisierung yon Quantenfeldtheorien ohne Annahme eines veraUgemeinerten Zustandsraums wurdeli weArer und ausgiebiger studiert, insbes, die analytische Regularisierung und deren Beziehung zu anderen Regularisieruligsverfahren (Bogoliubov-Hepp, Brandt-Wilson) im Rahmen der StGrungstheorie. Die Methode der analytischen Reglilarisierung wurde far praktisehe Berechnungen im R a h m e n der Spinortheorie (Bosoneigenwertgleichung) nnd der Quantenelektrodynamik (~~ und ~kZerfall, elektromagnetische Massendifferenzell) nutzbar gemacht, wobei eine Modifikation der Methode zur Gewithrleistulig der Eichinvarianz geboten war.

Naturwissenscha]ten

Am Lee-Modell wurden funktionale LGsungstechniken erprobt und die t3bereinstimmung mat den flblichen Ergebnissen bei Verwelldung analytischer Regulaxisierung gezeigt. Die grunds~Ltzlichen und numerischen Untersuchungen yon Bethe-Salpeter-Gleichungen und ihrer LGsungen air Billdungsund StreuzustAnde in Leitern~herung wurden fortgefahrt. F a r Boson-Boson-Systeme wurden Regge-Trajektorien und Phasenverschiebungen berechnet und eine Klassifikation der LGsungen bezaglich der 05 gezeigt. F a r ein Antiferromagnet-Modell wurden die Eigellschaften der Magnonen als IZonsequenz der spontanen Symmetriebrechung studiert und die MGglichkeit einer Analogie zu den Photonen der Elementarteilchenphysik erGrtert. Ein neuer Variationsansatz far das Polaronmodell, der zwischen der schwachen und starken Kopplungsniiherullg interpoliert, wurde vorgeschlagen und rechnerisch erprobt. Klassische und quantisierte Feldtheorien wurden far eine deSitter-Welt formuliert, die zugehGrigen invarianten Funktionen konstruiert und die Bedingungen far die Existenz yon Goldstone-Teilchen angegeben. Detaillierte gruppentheoretische Untersuchungen in Zusammenhang mat der konformen Gruppe unter besonderer Beracksichtigung der massiven unendlichen irreduziblen Darstellungen wurden angestellt lind Konsequelizen far die Form der Streuamplituden in einem zweidimensionalen Modell angegeben. Die Frage der Lokalisierung in Quantenfeldtheorien und der Zustandsiinderung yon relafivistischen qliantenmechanischen Systemen durch Messungen wurde untersucht. Weiterhin wurden der Zusammenhang zwischen Symmetrietransformationen und lokalen erhaltenen StrGmen, die Konvergenz yon uniti~ren Darstellern yon Symmetrietransformationen, diskrete Symmetrietransformationen, die Eigenschaften des Ladungsoperators in der Quantenelektrodynamik und der StrGme im Lee-Modell eingehend mathematisch behalldelt. Philosophische Untersuchungen wurden angestellt aber die Quantenmechanik als eine allgemeine Theorie objektiver Vorhersage.

Mehr/eilchenprobleme (Prof. Dr. WIL~IELIU BRXNIG) Die UntersuchungeI1 zur Transporttheorie und Thermodynamik yon Quantenflassigkeiten und Quantenkristallen wurden teilweise abgeschlossen. Es entstanden Arbeiten zur mikroskopischen Hefleitung und Begr~lldung yon kinetischen Gleichnngen bei tiefen Temperaturen und hohen Frequenzen ill Fermi-Flassigkeiten, Bose-Fli~ssigkeiten sowie Quantenkristallen unter Beracksichfigung yon ,,Vlasov-Termen". Die Ultraschallabsorpfion in fltissigem Helium wurde untersucht. Ein zweiter Schwerpunkt lag bei Problemen des Magnefismus. Es entstanden Arbeiten zur Ultraschallabsorption in fast ferromagnetischen Legierungen (Paramagnon-Phonon-Wechselwirkung) sowie zum EinflnB der Spinbahn-Wechselwirkung bzw. Spin-Gitterrelaxatioli ant das Paramaglionenspektrum und die zugeh6rige spezifische W~rme. Weitere Arbeiten betrafen den Kondo-Effekt, das Anregungsspektrum yon Antiferromagneten und den EinfluB yon Kristallfeldern auf die Supraleitullg.

Experimentetle Physik Dr. H. I{ORSCI-IING hat eine Prgzisionsspaltzelle mAt korrigiert einstellbarem Temperaturgradienten entwickelt und aus der Messung des elementareli Effekts die Thermodiffusionsfaktoren yon normalen Kohlenwasserstoffen und Bicycloheptan sowie Benzol b e s t i m m t

Experimente i~ber Elementarteilchen (Prof. Dr. KLAUS GOTTSTEIN, Dr. IqORBERT SCHMITZ) Die Untersuchung yon Photoproduks a m Proton bei Energien bis zu 5,8 GeV mAt der Wassersto]fblasenkammer am Deutschen Elektronensynehrotron (Hamburg) wurde t968 abgeschlossen. Es wurden Wirkungsquerschnitte fflr zahlreiche Reaktionen, insbes, far die Erzeugung zahlreicher Meson- und Baryonresonanzen als Funktion der Energie, gemessell. Der Wirkungsquerschllitt ulld die Winkelverteilungen far die Erzeugung der Yektormesonen @o, eo und 9 nnd ihre Zerfallswinkelverteilungen wurden mi% einem Ein-Pion-Austausehmodell und dem Diffraktionsmodell analysiert. Die Ergebnisse stimmen mit den Vorhersagen des Vektordominanz-ModeUs far @und co gut, far ~0 nut innerhalb eines Faktors ,-~2 fiberein. Die Photoproduktion des zj(t236) in der Reaktion 7p-+zJ++~ - konnte gut mat dem Ein-Pion-Austausch-Modell beschrieben werden,

57. Jg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft 1968--t 969

welln man die Formation h6herer Nukleonresonanzen mit eillschloB. F a r die Zerfallsbreite yon @--+~-~, ergab sich eine obere Grenze yon 0,24 MeV, far des Zerfallsverh~ltnis yon -->4~ eine obere Grenze voll 0,t 5 %. In der Photoproduktion yon seltsamen Teilchen wurde die Erzeugung des 27(t385), nicht jedoch des K*(892) beobachtet. In einem Experiment mit energiemarkierten Photonen wurde der totale Wirkungsquerschnitt far ~,p-Reaktionen zwischen 0,5 und 5 GeV gemessen. Zur Untersuchung yon PhotonNeutroI1-Reaktionen wurden beim D E S Y Aufnahmen mit der mit Deuterium gefallten Blasenkammer gemaeht. F a r die Reaktion 7,n-+pJr- wurden der Wirkullgsquersehnitt in AbhAngigkeit yon der Energie und die Winkelverteilungell gemessen. An die Ergebnisse wurden die Vorhersagen von Dispersionsrelationen angepaBt. Mit Ereignissen vom Typ ) , d - , , - p p ~ - ~ ~ wurde die @--Produktion, insbes, die Reaktion Fn ---~p@-, untersucht. Der groBe Unterschied in den Wirkungsquerschnitten far yp -~p~~ und yn -+p@- l~gt sich erkl~rell mit Hilfe der sog. Dualit~t, die besagt, dab nur zur ersten, nicht jedoch zur zweiten Reaktion ein nichtresonanter, yore Pomeron-Austausch stammender Untergrund beitragen kann. In den Reaktionen Td-->d~+~ - und V d --~pn~+rc- wurde die Erzeugullg des ~~ analysiert und mit der ~~ in ~p --~ p ~o verglichen. Schlieglich wurde die Erzeugung yon Meson- und Baryon-Resonanzell in der Reaktion ~ d - + p p ~+ ~r- untersucht. DES Experiment wird mit energiemarldertell Photonen fortgesetzt; ein erstes Resultat ist die Messung des totalen Wirkungsquerschnitts am Deuteron. DEs Experiment zur Untersuchnllg Yon K--Proton-Reaktionen bei 6 GeV/c in der britisehen Wasserstoffblasenkammer wurde abgeschlossen. Man hat neun f2-Hyperonen beobachtet; far den Erzeugungswirkungsquerschnitt ergab sich (t,34-0,7) ~b und far die mittlere ~--Lebensdauer (1,t 4- 0,~ 0,~)" 10-~~ sec. F a r 12 Zwei-KGrper-Reaktionen wurden Wirkungsquerschnitre, Erzeugungs- und Zerfallswinkelverteilungen gemessen und mit dem Ein-Teilchen-Austausch-Modell analysiert. F a r Reaktionen, in denen ein A-Hyperon erzeugt wird, wurde in den Winkelverteilungen neben einem Riickw/~rts- auch ein Vorw~rtsmaximum beobachtet, des mit waehsender Multiplizitgt der Reaktion starker wird und auf Baryon-Austausch zurackzufiihrell ist. Mit 1Reaktionen vom Typ K - p - + ~ N m t wurde d e s / ~ - S y s t e m , bes. ,,Q-Maximum" im Massenbereich zwischen 1,1 und t, 5 GeV, analysiert. F a r zahlreiehe selten auftretende Reaktionen mit einem t t y p e r o n und zwei K-Mesonen bzw. eillem ~-Hyperon und einem K-Meson wurden die Wirkungsquerschllitte und, wenn m6glieh, auch die Winkelverteilungen gemessen. SchlieBlich wurden fiir DreiK6rper-Real~ionen die Phasenraumdiagramme ftir die Longitudinalimpulse aufgetragen und mit dem ,,Multiperipheren Modell" analysiert. In einem Experiment zur Untersuchung yon K+-DeuteronReaktionen in der 2 m-Wasserstoffblasenkammer des CERN wurde der differentielle Wirkungsquersehnitt far die Ladungsaustauschreaktion K+n--~ K~ in Vorw/irtsrichtung gemessen, mit dem Regge-Pol-Modell analysiert und herausgefunden, dab die Streuamplitude in Vorwi~rtsrichtung im wesentlichen reell ist. Ferner ist die koh~rente Produktion ulld der Zerfall des K*(892) in den Reaktionen K+d-+K*~ und K+d---~ K*+zt-d untersucht worden. SchlieBlich wurde die nichtkoh~rente Erzeugung des K*(892) mit tIilfe des Ein-TeilchenAustausch-Modells und des Veneziano-Modells behandelt. Durch die Inbetriebllahme der automatischen MeBanlage H P D an der Rechenanlage IBM 7090 in Garehing konnte die Auswertkapazit~t der Gruppe erheblich vergr613ert werden. Die mit Hilfe yon Kernemulsionen durchgefahrte Messung der differentiellen Wirkungsquerschnitte f~r die Photoerzeugung yon ~~ in Wasserstoff nahe der Sctlwelle wurde abgesehlossen. Ein Z~Lhlerexperiment am D E S Y fahrte zur Messung der differentiellen Wirkungsquersehnitte far die Reaktionen v p - + K+A und 7,p-+K+27~ um 90 ~ S-System bei ~-Energien zwischen 1,19 und 1,66 GeV.

Experimente i~ber Elementarteilchen (Dr. ULRICH STIERLIN) Die Auswertung des Funkenkammerexperimentes (1966/67) am Gellfer Protonensynchrotroll wurde abgesehlossen. In ibm wurden die Zweik6rperzerf/ille yon Boson-Resonanzen untersucht, welehe dureh Pionen yon t t,2 GeV/c Laborimpuls an Wasserstoff erzeugt wurden. Ein Teil des Experimelltes befaBte sich mit dem elektromagnetischen Zerfall der Resonanzen in ein Myonpaar. Die VerzweigungsverhAltnisse B = Myonpaar/Alle ZerfNle ergaben sich far die Vektormesonen zu B e = (4,2 4- 6,0) . I0 -s, B o =

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(4,1 4- 2,2)" t0 -s, B 9 ~ (92 4- 68)" t0 -5 und des pseudoskalare q-Meson zu Bn=(5,9=~2,2).10-5. Die far das K~ ermittelte neue obere Grenze ist BK~ < 7 , 6 . 1 0 -s mit einem Konfidenzniveau yon 90 %. Der andere Teil galt dem Massenspektrum der ~- und KPaare, die ebenfalls durch 11,2 GeV/c Pionen am Proton in den Reaktionen ~-p - - ~ + ~ - n - + K + K - n erzeugt wurden. Es wurden die invarianten Massen 300 < Mn~ < t000 sowie 990 < M K K < t t00 MeW erfaBt. Im z-Paar-Spektrum wurde neben dem ~-Meson eine scharfe Resonallz bei 940 MeV beobachtet. Die ~-Produktion konnte dutch Ein-Pion-Austausch mit Absorption (OPEA) erkl~rt und der Wirkungsquerschnitt zu a(x-p-+~~ = 128 4- t6 ~b bestimmt werden. DEs K-Paar-Spektrum l~Bt sich durch ~berlagerung yon S- und P-Welle erkl~ren. Es enth~lt das q-Meson als scharfe Spitze, welche mit dem Wirkungsquerschnitt ~ (~-p -+ qn) = 0,27 4- 0,06 ~tb produziert wird. Seine Produktion 1ABt sich dutch ~-Austausch erkl~ren. Zusammen mit dem Wirkungsquerschnitt far r wurden ffir den eo-q-Mischungswinkel die Werte ~ 1 = 3 9 , 4 4 - t , t ~ und ~9z=31,04-t,t ~ bestimmt.

Institut fllr Astrophysik Direktor: Prof. Dr. LUDWIG BIERMANN.- Weitere Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. HEINZ BILLING, Prof. Dr. RUDOLF KIPPENtlAHN, Dr. FRIEDRICH MEYER (seit t. 4. 1969), Dr. DIETER PFIRSCH (bis 30. 1t. 68), Prof. Dr. ARNULFSCtlLf3TER (bis 30- t i . 68), Dr. HERMANN U. SCHMIDT (seit 1.4. 1969). - Wissensehaftlich Arbeitende: stAndig 35, nichtstandig 10. Ausl~ndische GSste 12.

Theoretische Astrophysik (Dr. FRIEDRICH 1. 12. t968) und Dr. HERMANN U. SCHMIDT)

M E Y E R (bis

Auf dem Gebiet der Sternentwicklung wurden die Untersuchungen mit der UniversitAtssternwarte G6ttingen auf rotierende Sterne erweitert. Eine neue Methode beracksichtigt die Abweichungen yon der sphgrischen Symmetrie bei rotierenden Sternen und engen Doppelsternen. Der EinfluB der Rotation auf den Aufbau yon Hauptreihensternen wurde untersucht. Ferner wurde die Entwicklung eines rotierenden Sternes yon 9 Sonnenmassen berechnet. Weitere Arbeiten betrafen den Massenaustausch in engen Doppelsternsystemen, die Stabilit~t rotierender Sterne, die Erzeugung toroidaler Magnetfelder in Sternen sowie die Bestimmung eines theoretischen Hertzsprung-Russel-Diagramms ffir junge Sternhaufen. SchlieBlich wurde ein neuartiges Verfahren far die Behandlung periodischer Schwingungen von SternatmosphAren entwickelt und auf RR-Lyrae Sterne angewandt. Bei der Wechselwirkung zwischen dem Sonnenwind und den Kometen wurde der EinfluB des interplanetaren Magnetfeldes und der Diskontinuiti~ten im Sonnenwind auf die achsennahe PlasmastrGmung untersucht. Weiter wurde ein Verfahren zur Berechnung der Str6mung in der allseitigen Umgebung eines Kometen entwickelt. Andere Arbeiten untersuchten die Wechselwirkung zwischen dem Schweif des Biometen Ikeya-Seki und der Sonnenkorona, die Helligkeitsverteilung in L y m a n ~, den Staub und die chemische Zusammensetzung sowie die Frage des Ortes der Entstehung yon CO + in einem Kometen. Begonnen wurden Untersuchullgen, durch spektralphotometrische Beobachtungen die r~umliche und zeitliche Strnktur im Kometenkopf zu bestimmen. Interferenzfilter zur Trennung der emittierten bzw. reflektierten Strahlung wurden berechnet und eine erste Beobachtungsm6glichkeit (mit einem WrattenFilter) bei dem Kometen 1969g benutzt. F a r den Sonnenwind wurden zum ersten Mal stoBfreie Modelle berechnet. Sie ergaben gute l~lbereinstimmung mit den t3eobachtungen bei der Erdbahn. Ferner wurde der EinfluB der Druckanisotropie auf den Drehimpulstransport des Sonnenwindes bestimmt. Arbeiten auf dem Gebiet der Sonnenphysik betrafen chromosphArische Oszillationen bei Strahlungsrelaxation, den Evershed-Effekt, die Stabilit~it solarer Filamente, Mechanismen der Sonneneruptionen, und den Zusammenhang zwischen solarer Zentimeterwellenemission und Stlirke des Sonnenwindes. Weiter wurde eine Theorie der differentiellen Rotation der Sonne entwickelt, bei der die Konvektion einer rotierenden Kugelschale zu einem groBri~umigen IZonvektionsmuster mit mittlerer StrGmung im Rotationssinn am ~_quator fahrt. Auf dem Gebiet der Kosmologie, der relativistischen Astrophysik und der Pulsare betrafen die Untersuchungen die raum-zeitliche Verteilung yon Quasaren, die Richtcharakte-

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ristik von Gravitationswe!Ienantennen, die Quellen der m6glicherweise yon J. WEBER entdeckten Gravitationsstrahlung sowie die mi%tlere Entfernung und r~umliche Dichte der Pulsare. Auch wurde die Beobachtbarkeit stellarer Koronen im Gebiet weieher R6ntgenstrahlen bet Absorption durch interstellare Wasserstoff- und Heliumatome untersucht. Die Arbeiten fiber numerische Methoden betrafen freie Randwertprobleme partieller Differentialgleichungen (in Zusammenhang mit Sternrotation), die En%wicklung eines Differenzenverfahrens ffir die hydrodynamische Str6mung um einen Kometen sowie eine Reihe yon Fragen auf dem Gebiet der Approximafionstheorie. Ferner nntersucht wurden Eilinien und Minimalfl/~chen, Abbildungen in topologischen R~umen und die Behandlung niehtnumerischer Probleme auf Rechenmaschinen.

Quantenmechanik der Atomhi~lle und Quantenchemie (Dr. ELEONORE TREFFTZ, Dr. H E I N Z W E R N E R PRE~SS (bis 30. 4. t969)) Von den Rechmmgen an 2-Elektronen-Spektren wurden Ergebnisse in einem Institutsbericht zusammengefaBt. Oszillatorst/~rken ffir Photoionisafion yon He und Ca+ wurden berechnet. Die ,,dielektronische" Rekombinafion is% %heoretisch wetter untersucht worden. Der elastische Streuungsquerschni%t yon Wasserstoff an Wasserstoff wurde in ldassischer N~herung besfimm%. In Berechnung der ElektronenstoBverbreiterung yon Wasserstofflinien, insbes. L y m a n c~), konnten starke Elek~cronenst6Be genauer berficksich%igt werden. Die Anwendung der St6rungsrechnung im Rahmen des ,,selfconsistent-field"-Verfahrens ffir Molekfile wurde studiert. Theoretische Struk%uruntersuchungen an den Systemen (I-IIO)l, (I-I~OHOH~) und (FHOH) bilden den TeiI ether allgem. Studie fiber die Wasserstoffbrfickenbindung. Ein Programm zur Berechnung quantenchemischer Integrale fiber GauBfunktionen wurde en%wickelt und programmiert. Die "self-consisten%-field"-Methodewurde auf weitere Molekfile angewandt. Zus~tzliche Untersuchungen betrafen die analytische Daxsteilung yon Energiehyperfl~chen, die Entwicklung yon Primitiv-Verfahren zur Bereehnung groBer Molekfile (insbes. Steroid-Derivaten) und die Berechnnng yon Lithium und Beryllium mittels Zweiteilchenfunktionen. SchlieBlich wurden Programme zur Berfieksichfigung yon Elektronenkorrelationen und zur Bestimmung angereg%er Motekfilznst~nde sowie zur Berechnung der Energie innerer Elektronen ffir R6ntgenspek%ren en%wickelt

Mikroskopische Tl~eorie astrophysikalischer Plasmen, Hydrodynamih (Dr. DIETER PFIESCH bis 30. al. 1968, seitdem Dr. FRIEDRICH MEYER) Untersuchungen auI dem Gebiet der mikroskopischen Plasmaphysik be%rafen Instabili%~ten im Magnetschweif der Erde, kine%ische Gleichungen ffir die Turbulenztheorie, Hierarchiegleichungen und AbschIuBbedingungen der Plasmaturbulenz sowie die ma%hematischen Grundlagen der ,,schwachen Turbulenz" und die Herleitung yon Grundgleichungen mit dem Verfahren yon Bogoljubov und Mitropolski. Wet%ere Arbeiten behandeIten elek%rosta%ische stoBfreie StoBwellen, eindimensionale, sta%ionAre L6sungen der Vlasov-Poisson-Gleichung sowie die Theorie der ,,Tearing M o d e " - - I n s t a b i l i t ~ t e n und Anwendungen auf den Magnetschweif der Erde. Bet den Arbeiten zur Hydrodynamik wurden exak%e Schranken ffir Eigenschaf%en %urbulenter Sfr6mungen, Konvektion in rotierenden Flfissigkei%en, die Stabili%gt zeltularer Str6mungen, die 24j~hrige Periode der Polschwankungen der Erde sowie die Konvektion in Flfissigkei%en mit Phasenfiberg~ngen untersucht.

Numerische Rechenmaschinen (Prof. Dr. HEINZ BILLING) Brush-System. Die En%wicklung dieses mi% einem SpeziaI, rechner verbundenen Systems zur Erkennung und Vermessung yon Spuren in Blasenkammerbildern ist z.Z. Hauptaufgabe der Ab%eilung. Der Spurfinder wurde ferfiggestellt und is% zur Simulation und Erprobung der Wirkungsweise des Spezialrechners an die Rechenanlage G3 angeschlossen. Ein Programm, welches anschlieBend auf der Garchinger IBM 360/9t die r~umliche Rekons%ruktion der Spuren errechnet, wurde sowei% fertiggestellt, dab die ersten Spuren aus realen Btasenkammerbildern nach Bearbeitung dutch die simulierten Spezialrechner ohne weitere Vermessung automatis~h rekon~t~ert w e r d e a l~oanten,

NaturwissenschaJten

Rechenanlage G 3. Die G 3 wurde durch einige Maschinenbefehle erweitert. Sie dienen einmal speziell zum Datenaustausch mit dem Brush-Spurfinder, andererseits aber auch der A11gemeinheit, indem sie programmgesteuert Farbfilter zwischen Bfldschirm und Aufnahmekamera schieben. Damit ist die Herstellung farbiger Ausgabebilder und Filme m6glich. Die 1960 in Betrieb genommene G3 war voll ausgelastet (Ausfallrate nur t,4%). Dielektrische Schicl~ten. Bet A1-A1203-Schichten konnte die Temperaturunabh~ingigkei% des Tunnelstromes durch die gemessene Anderung der Ans• Me• erld~rt werden. Dielektrische Zwischenschich%en sind auf elek%rolytischem Wege mi% Fremdionen dotiert worden; die dadurch bewirkten Anderungen des Stromes lieBen sich erklaren. Institut flir extraterrestrische Physik Direktor: Prof. Dr. REIIVIAg LOST. - - Direktor am Institut: Prof. Dr. ~J~LAUS PINKAU. - - Weiteres Wissenschaftliches Mitglied : Dr. GERHARD HAERENDEL. - - Ausw~rtiges Wissenschaf%liches Mitglied: Prof. Dr. EDGAR Lt)SC~ER, M f i n c h e n . Wissenschafflich Arbeitende: st~ndig 47, nichtst~ndig 31. Ausl~ndisehe G/tste 8.

Physik extraterrestrischer Plasmen Versuche mit Bariumplasmawolken

(ANTRACK, BRUNNER, FOPPL, GOLLNITZ, HAERENDEL, HASER, LOIDL, LOST, MELZNER, B. MEYER, 1V~ICHEL, NEUSS, RIEGER, SCHONING, ST6CKER, V6LK). Zur Erforschung yon lonosph~ire nnd Magnetosph~ire wurden 13 H6henforschungsraketen yore Typ Nike-Apache, Black-Brant VB, Dragon und Skylark "con den AbschuBbasen in Kiruna (Schweden), T h u m b a (Indien), Ft. Churchill (Kanada), Andoya (Norwegen) and W o o m e r a (Australien) gestartet. Es galt mehr IVfaterialfiber das elektrische Feld verschiedener geomagnetischer Breiten zu samme]n, koordinierfe Messungen gleichzeitigmit anderen Parametern wie Neuralwindprofilen, Temperaturen, Magnetfeld durchzuffihren und Vergleiche mit anderen Methoden zur Messung des elektrisehen Feldes anzustellen. Photometrische Messungen gaben Informationen fiber den IonisationsprozeB nnd fiber die Pho• des Systems Ba -->Ba+-+ BaO. Bet zwei Experimenten (Kiruna, M~rz t969) wurde eine neue Technik zur Erzeugung schneller Bariumionen mit Geschwindigkeiten bis zu t2 km/sec erfolgreich getestet. Hiermit l~Bt sich yon relativ niedrigen H6hen aus (etwa 500 km) die Magnetosphare his in groBe H6hen erforschen. Die Experimente am magnetischen Aquator in Thumba gaben AufschIaB fiber die vertikalen Plasmadriften und den Zusammenhang der Magneffeldst6rungen mit den ionosph~rischen elektrischen Str6men. Line Zusammenschau aller bisher in der Nordlichtzone durehgeffihrten Experimente gestattete die Ableitung yon typischen Konvekfionsgeschwindigkeiten in der Magnetosphere als Funktion der Tageszeit Am t 8. M~rz 1969 wurde eine Bariumplasmawolke vom HEOS-A-Satelliten aus in ether Erdenffernung yon t2,5 Erdradien (~bergangsgebiet yon der inneren Magnetosphere zum magnetischen Schweif) erzeugt. Die Wolke wurde mit Super-Sehmidt-Teleskopen photographisch a n d mit Pernsehkameras yon Arizona und Chile aus 2t rain beobachtet. Die Verteilung un d Bewegungen des Bariumplasmas geben AnfsehluB fiber die Wechselwirkung mi• dem sehr dfinnen Plasma der Umgebung und dessen Bewegungszustand. Dabei sind diamagnefische EHekte und InstabiIit~ten yon groGer Bedeutung.

Messungen der ElektronendicMe (MELZNER, RAEBEN). Ffir Messungen der Elektronendichte im Zusammenhang mit BaWolken-Experimenten wurde eine verbesserte HochfrequenzImpedanzsonde mit variabler Frequenz entwickelt. Durch die Einffihrung einer Schutzelektrode zwischen der Referenz- und der Met3elektrode wurde der EinfluB der Ionenschicht auf die MeBergebnisse vollst/indig beseifigt. Die Resonanzen treten mit groBer Genauigkeit bet der Hybrid-, der Plasma- und an dem Vielfachen der Gyrofrequenz ant. Das Ger/~t wurde bet Raketenstarts in Kiruna (Schweden), Thumba (Indien) und Fort Churchill (Kanada) eingesetzt Line spezielle Ausffihrung mit digitaler Datenfibertragung enthal% der Forschungssatelli% DIAL. PhysikMisch-chemische Laboruntersuchungeez (BRuNNER, CosMOVICI, FOPPL, HORNUNG, I-VIICHEL, I'qAUMANN). Auf zwei Arten wurden Metalldampfstrahlen im Vakuum erzeugt: !.) Die flfi.ssigen P~od~kf,e eir~e~ chemi~chen Reaktion str6-

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men durch eine Dfise ins Vakuum, wobei fiberschfissiges Metall teilweise verdampft. Messungen des Massenflusses, der Dampfdichte sowie der Geschwindigkeit und Gr613enverteilung der Kondensattropfen lieBen Schli~sse zu auf den Verdampfungsmechanismus und die D y n a m i k eines Zweiphasen-Dfisenstrahls m i t Verdampfung. 2.) Die Aufheizung yon Li, Na, Sr und Ba erfolgte dutch StoBwellen, die dutch Sprengstoff-Detonarionen ant das Metall fibertragen wurden. Bet entsprechender Sprengstoffdimensionierung konnten Dampfgesehwindigkeiten bis 11 km/sec erzielt werden. Bet StoBrohrversuchen wurden in Ar suspendierte Metallrauch-Partikel verdampft. Aufgrund einer kombinierten Linienabsorpfions- (zur Besrimmung der Verdampfungsgeschwindigkei• a n d Streulichtmessung (als MaB f'fir die Parrikelgr6Ben) konnte eine Methode zur Dampfdruckbesrimmung bet hohen Temperaturen ausgearbeitet werden. AuBerdem lieBen sich fflr einige h6here Niveaus der Metallatome die SfoBverbreiterungsquerschnitte ermitteln. Mit eider Molekulars t r a h l e n a p p a r a t u r werden die Streuquerschnitte und reakriven Querschnit• yon Ba/O~ untersuch•

Messungen mit H6hen[orschungsraketen (BOLDT, HESSBERG, I~'IEKERKE, STEPHAN).l~ilr ein Raketenexperiment wurde ein

Messung energiereioher Teilohen (AcHTERMANN, H~USLER, HIPPMANN, HOVESTADT, ~0NNETH, LAEVERENZ, MELZNER, PASCIIMANN,VOLLMER,WINTER). Zwei Versuchsanordnungen

Theoretische Arbeiten (CARTWRIGHT,DRAPATZ). Als Grundlage ffir UV-Raketenspektrometrie wurden Oszillatorstgrken und Wachstumskurven ffir molekularen Wasserstoff berechnet.

zur Messung yon Protonen, Elektronen u n d ~-Teflchen mit insges, vier MeBk6pfen wurden mit dem Satelliten A Z U R in eine polare Umlaufbahn gebracht. Die Ger~ite arbeiten einwandfrei. Im Labor wurden gebaut: ein doppelt fokussierendes Betaspektrometer fiir Testmessungen bet Partikelexperimenten; eine nach dem Prinzip des ProtonenrichtstoBes arbeitende monochromarische Protonenquelle. Die Entwicklung eines dE/dx vs. E-Teleskopes z u r FluBmessung kosmischer Strahtung wurde begonnen.

Plasmamessungen (ATALLAH,GRt)NWALDT,HEHBST,B. MEYER, PELLKOFER, ROSENBAUER,ZIMMERMANN).Zur Untersuchung des interplanetaren Plasmas und der niederenergetischen Parrikel in der Magnetosph~ire wurden zwei Satellitenexperimente entwickelt. Experiment S-210 soil an Bord des ESRO-Satelliten H E O S A-2 (Starttermin Dez. t971) die positive Komponente des solaren Windes mit hoher Energieund Richtungsaufl6sung messen. I n der Magnetosph~ire sollen Teilchen zwischen 1 0 0 V u n d 40 kV m i t geringer Winkelaufl6sung nachgewiesen werden. Zur Teilchenanalyse werden elektrostarische Analysatoren und zum Teilchennaehweis Kanal-Mulriplier und ein Elektrometer verwendet. Die Entwicklung ist abgesehlossen. Ein Experiment, das bet der Sonnensonde H E L I O S eingesetzt werden soil (Starttermin 1974), wird ~.hnlieh setH, aber ein elektrodynamisches Massenspektrometer mit Gesehwindigkeitsaufl6sung a n d ein I n s t r u m e n t zur Messung der PlasmaelektroHen enthalten. - - Die Arbeitsgruppe isf auBerdem an Plasmaexperimenten bet den amerikanischen Jupitersonden PION E E R I~/G beteiligt.

Theoretische Arbeiten (ANTRACK,DRAPATZ,HAERENDEL,HOLLWEG, JOKIPII, LOST, PAPAMASTORAKIS, PHILIPP, I{OSLER, SCI~OLER, V6LH). Theorerische Untersuchungen des interplanetaren Plasmas betrafen ein Modell eines stoBfreien solaren Windes, Anisotropie-InstabflitAten, StoBwellen n n d Abschatzungen der Korrelationsl~nge der Dichtefluktuationen mit HiKe der Radio-Szinfillarion yon Sternen. - - Bezfiglich der Magnetosph~ixe wurde die Elektronenverteilung im ~LuBeren Strahlungsgfirtel untersucht. - - I m Zusammenhang mit den Ionenwolkenexperimenten wurden die Sedimentation einer Neutralwolke sowie der Strahlungstransport ill einer fret expandierenden Neutralwolke diskuriert. Die Arbeiten zur Expansion u n d Abbremsung magnetosph~irischer Ionenwolken wurden abgeschlossen. Die Diffusion und Verzerrung yon Ionenwolken wurden theoreriseh behandelt.

U V-Spektroskopie Laboruntersuchungen (HOFMAN,LABUHN,MULLER,V. SPECHT). Es wurden ~)bergangswahrscheinliehkeiten durch spektroskopische Emissionsmessungen (wandstabilisierte thermische Lichtb6gen) im Wellenl~ngenbereich zwischen t000 und 2000 .~ ffir Si I, II, III, S I I und Sr I I bestimmt. Seit M~Lrz t968 wird im Kellergeschol3 des neuen Insritutsflfigels ein hochaufl6sender 1 0 m - V a k u u m - U V - S p e k t r o g r a p h aufgebaut, der zur Besrimmung yon t3bergangswahrscheinlichkeiten in Molekfllspektren und zur Messung yon Linienverbreiierungskonstanten vorgesehen ist. E r ist so welt fertiggestellt, dal~ photographische Spektren aufgenommen werder~ k6nnen.

Breitbandphotometer entwickelt, das die spektrale Intensit~tsverteilung eines hellen, heiBen Sternes messen soil. I m Sommer i969 wurde der P r o t o t y p den Abnahmetests unterzogen. I m Oktober 1969 wurden zwei Flugeinheiten photometrisch kalibriert. - - Anfbauend auf dem wandstabflisierten, thermischen Lichtbogen als S t r a h h n g s n o r m a l im VakuumUV wurde eine Anlage konstruiert, in der die Effekrivit~it yon Detektoren und oprischen Systemen im Spektralbereich i t 0 0 - - 3 0 0 0 ~- a b s o h t gemessen werden kann. Insbesondere wird durch ein umgekehrtes Teleskopsystem ein paralleles Lichtbfindel yon 28 cm Durchmesser und b e k a n n t e r Intensit~it hergestellt, in dem Raketenspektrometer kalibriert werden k6nnen. Zur Beobachtung des UV-Spektrums eines Kometen wurde die Entwicldung einer Dreiachsenkreiselplattform angebahnt und ein spaltloser Spektrograph entwickelt (spektrale Auf16sung: 30~, ffir jede Wellenl~inge eine r~iumliehe Auf16sung yon 10 Bogenminuten).

Hochenergie-A strophysik Solare and atmosphiirische Neutronen (HEIDBREDER, PINKAU, REPPIN, SCHONFELDER). I m Frtihjahr t969 war der Aufbau des Ballonexperiments zu Energie- und Richtungsbesrimmung hoehenergerischer Neutronen (etwa 80--300 MeV) abgeschlossen. Erste Messungen wurden an atmosph~rischen Neutronen am Erdboden in Miinchen (970 g/em ~) u n d in Bergesh6he (770 g/cm ~) durchgefiihrt. Sie dienten dazu, das verwendete MeBprinzip des elasrischen Neutronendoppelsto/3es an ProtoHen zu prfifen (insbes. den Einflul3 inelasrischer Neutronenst6Be mit C-Kernen, die ebenfalls in der Streumaterie enthalten sind, auf die Energie- und l~ichtungsverteilungen der Neutronen). Weiterhin warden Energie- und Richtungsverteflungen der Neutronen in der unteren Atmosphere bestimmt. I m Sommer 1969 wurden mit der A p p a r a t u r zwei Ballonflfige in Palestine (Texas) durehgefiihrt. Die MeBdaten gaben grobe Energie- und l~iehtungsverteilungen der Neutronen in der Flugh6he yon 7 g/cm ~. Pfir den solaren NeutronenfluB am Rande der Erdatmosph~re zur Zeit ruhiger Sonne konnte eine obere Grenze angegeben werden.

Primiires Protonen- and Alphaspektrum (HUGGETT, JONES, PINKAU, POLLVOGT, SCHMIDT,TRAMPER). Die Apparatur, m i t der vier Ballonflfige und Eichmessungen am AGS in Brookh a v e n ausgefflhrt wurden, bestand aus F u n k e n k a m m e r n oberhalb und unterhalb eines Target-Raums und aus einem Ionisationsspektrometer, das zur Energiebesrimmung der in die Apparatur einfallenden Teilchen diente. Die Messungen am Beschleuniger warden zur Eichung n n d zum Auffinden der Ansprechfunkrion des Spektrometers verwendef sowie zur Besfimmung der totalen inelasrisehen Weehselwirkungsquerschnitte a n d der Inelasrizit~ten der Wechselwirkungen (10 bis

28 GeV/c). Aus den Daten der Ballonflfige wurden dutch Extrapolation der A GS-Eiehung die Spektren der Protonen- u n d ~-Teilchen der primaren kosmischen Strahlung bestimlnt (Protonen: 30 bis 600 GeV; ~-Teilchen: 10 bis 40 GeV/Nukleon). Zur Erweiterung der Erkenntnisse iiber die Anwendung yon Ionisarionsspektrometern fiihrte W. V. JoNEs umfangreiehe Monte-CarloRechnungen zur Simulierung yon Kernkaskaden aus.

Gamma-Astronomie (~/[AYER-HASSELWANDER,PFEFFERMANN, PINKAU, ROTHEEMEL, SOMMER, SCHENKL, SCHNEIDER). Der erste P r o t o t y p des Experiments S t33 im ESRO-Satelliten TD t wurde gebaut und a n die E S R O abgeliefert. Der in Zusammenarbeit mit Telefunken gebaute deutsche Anteil wurde erfolgreich a n Beschleunigern getesfet. Schwierigkeiten ergaben sich helm franz6sischen Anteil des Experiments, da die dort verwendete Vidicon-Kamera nicht genfigend empfindlich ist; es wird jetzt ein Ebitron eingesetzt. Der Satellit soll im Frfihjahr 197t fertig werden. Die im I n s r i t u t verbesserte D r a h t f u n k e n k a m m e r wurde fiir das Satellitenexperiment im ESRO-Satelliten COS-B ausgew~hlt. Zur Messung des Energiespektrums kosmiseher GammaQuanten dient ein Energiemel3zEhler; zur Besrimmung der optimalen E x p e r i m e n t a n o r d n u n g wurden umfangreiche MonteCarlo-R~chn.un~en iibe~ die Entwicklung der elektromagneti

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schen Kaskade im Experiment durchgeffihrt. A n der Vorbereitung des Experiments waren Arbeitsgruppen der Universit~iten Mailand (OccHIAI"INI), Leiden (VANDER I~LrLST), Southampton (HuTcHINSON) sowie des Centre d ' E t u d e s Nucl4aires de Saclay (LA~EYRIX) beteiligt. Die Definition des Experiments an Bord dieses Satelliten wurde abgeschlossen und der Bau eines wissenschaftlichen Modells begonnen. (Vorauss. Starttermin: 1974.) Die gleiche Drahtfunkenkammer wurde von uns in eiI1 gallon-Experiment eingehaut, einmal um m6glichst fri~hzeitig die Eignung unter Weltraumbedingungen zu fiberprfifen, zum anderen u m unter optimaler Ausnfitzung des modernsten Stands der Ballontechnologie zu versuchen, erwartete prominente Gamma-Quellen am Himmel zu entdecken und auszumessen (Start 1970)-

I n s t i t u t fiir P l a s m a p h y s i k Milnchen-Garching

GmbH,

Geschgftsffihrer: Prof. Dr. ARNULF SCHLUTER, Dr. ERNSTJOACHIM 1V~EUSEL. - - Wissenschaftliche Leitung: Vorsitzer und Wissenschaftlicher Direktor: Prof. Dr. ARNULF SCHLUTER. - - M i t g l i e d e r : Prof. Dr. EWAl"D Ft~NFER, Dr. GERHART V. GlmZKE, Priv.-Doz. Dr. DIETER PFIRSCH, Dipl.-Ing. KARl,HEINZ SCHMITTER, Prof. Dr. RUDOLF WlENECI~E(bis 31-8. 1969). - - Ver6Hentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 329; 1969, 385.

Experimentelle Plasmaphysik 1 Direktor: Prof. Dr. EWALD FONFER. - - W i s s e n s e h a f t l i c h Arbeitende : stfixadig 27, nichtst~ndig 12. Auslgndische G~ste 2. Die Untersuchungen an linearen Hoeh-Beta-Plasmen wurden teilweise ahgeschlossen. Wegen der unvermeidlichen Endverluste linearer Anordllungen ist eine Umstellung auf toroidale Konfigurationen begonnen worden. Das zun~Lchst vorhandene toroidale Stellaratorexperiment spinne lieferte keine ausreichenden Aussagen fiber Gleichgewicht und Stabilit~t, da es auf zu niedrige Temperaturen beschrgnkt war. Als n~chstes Experiment wurde ein Screw-Pinch aufgebaut, der im wesentlichen die theoretisch erwarteten Anwachsraten yon InstabilitAten zeigte. Zu ihrer Beseitigung wurden Methoden der dynamischen Stabilisierung untersucht und erste Ergebnisse erzielt. Der Vorteil des Screw-Pinches gegenfiber andereI1 toroidalen Hoch-Beta-Konfigurationen, etwa dem Stellarator, besteht im Vorhandensein einer Gleichgewichtslage. Augerdem erm6glicht seine Rotationssymmetrie eine relativ einfache theoretische Behandlung. Andererseits zeigten die Versnche abet auch, dab eine Beseitigung der beobachteten Instabilit~teu, z.B. durch dynamische Stabilisation bet einem Plasma, unter Fusionshedingungen zunAchst noeh kaum fiberwindbare technische Schwierigkeiten bieten wird. Als weitere denkbare toroidale Konfiguration wurde der Hoch-Beta-Stellarator betraehtet. Bisher waren aUerdings nut Vorversuche mit linearen, helischen l = 1 Experimenten m6glich. Sie lieferten Anhaltspunkte ffir das Stabilitiitsverhalten, die natfirlich nicht schlfissig sind, da die speziellen Einflfisse tier toroidalen Krfimmung nieht auftreten. Die gewonnenen Ergebnisse sind, vor allem hinsichtlich der Stabilit~t, so weft ermutigend, dab ein mittelgroBes toroidales Experiment begonnen wird. Die Untersuehungen zur Herstellung gut definierter Anfangsplasmen wurden auf das schwierige Problem der Vorionisierung bet toroidalen Anordnungen ausgedehnL Es wurde auch fiber stol3freie Stol3wellen weitergearbeitet. Zwei Typen yon Stogwellen wurden gefunden, die oberhalb bzw. unterhalb einer kritischen Machzahl auftreten. Bet unterkritischen Maehzahlen wurden im wesentlichen die Elektronen stogfrei aufgeheizt. Dies lligt sieh dutch Mikroinstabilit~ten erldAren, die einen anomalen Widerstand zur Folge haben, der um einige Gr6Benordnungen fiber dem Ohmschen Widerstand liegt. Im Bereich der fiberkritischen Machzahlen t r i t t eine nichtadiabatische Anfheizung der Ionen auf, die durch stogireie Viskositgtseffekte erld~trt werden kann. Wesentliche Ergebnisse wurden auf dem Gebiet der Laserdiagnostik erreicht. Mit Hilfe der VorwArtsstreuung (kollekt i r e Streuung) wurden Ionentemperaturen im keV-Bereich am Theta-Pinch gefunden. Aus Messungen der Rayleigh-Streuung an angeregten Wasserstoffatomen wurden ebenfalls Ionentemperaturen mittels 90~ bestimmt. AIs Lichtquelle

Naturwissemchc~ten

ft~r solche Versuche wurden Farbstoff-Laser entwickelt, die Leistungen yon etwa 1 MW in der Nithe von H~ abgeben. Erste Ergebnisse der Iokalen Messung innerer Magnetfelder wurden aus nichbkollektiven Streuspektren gewonnen, die mit der Gyrofrequenz der Elektronen moduliert waren. Mit einem Vielkanal-Verfahren gelang die Messung des Elektronendichteprofils an einer Theta-Pinch-Entladung bet 90 ~ ThomsonStreuung. 1Viit kollektiver Streuung wurden nicht thermische Dichtefluktuationen in stogfreien Stogwellen nachgewiesen. Experimentelle Plasmaphysik 2 Direktor: Dr. C-ERHART V. GIERKE. - - Wissenschaftlich Arbeitende: sts t 6, nichtst~ndig 1. Ausliindische Gs 5. Mit einem gr6geren, symmetrisehen Stellarator konnten die frfiheren Aussagen fiber den ,,klassischen" EinschluB yon kontaktionisierten Plasmen in Stellaratorfeldern mit gr6gerer Genauigkeit best~itigt werden. Die Grenzen des EinschluBbereichs bezfiglich der verschiedenen Parameter wurden erw e i t e r t Abweichungen yon den Voraussagen nach der fiblichen Pfirsch-Schlfiter-Theorie ergaben sich vor allem bet kleiner Rotationstransformation, weni1 die Ionentr~gheit eine Rolle zu spielen beginnt, und unerwarteterweise bet alien Werten der Rotationstransformation, die einen ganzzahligen Bruch voi1 2 ~ betragen. Der Verlust der Einschliegungseigenschaften stellte sich als umso gr6ger heraus, je kleiner der Nenner des Bruches war. Die Plasmaverluste in linearen Q-Maschinen konnten weitgehend gekl~irt werden. Dahei wurden besonders die dutch experimentelle Unvollkommenheiten bedingten Verluste am Emitter aufgekliirt und z.T. beseitigt. Neuartige Hochfrequenzplasmaquellen wurden entwickelt. Experimentelle Plasmaphysik 3 Direktor: Prof. Dr. I{rJDOLFWIENECKE (bis 31. 8. 1969). h~it der Leitung beauftragt ab I. 9. 1969: Dr. SIEGBERT WITKOWSKI. Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 34, nichtst~ndig 7. Ausl~indische G~ste 6. Bet der Untersuchung der physikalischen Grundlagen yon Edelgas-lViHD-Generatoren wurden Ionisationsinstabilitgten beobaehtet, die die effektive Leitfiihigkeit im Plasma herabsetzeI1, i3ber die Stromdichteverteilung im Generatorkanal wurde durch zahlreiche experimentelle und theoretische Arbeiten weitgehend Klarheit gewonnen. Hierbei konnte auch der Einflug von Relaxationseffekten gekl~rt werden. Das Verhalten eines Plasmas, das hinter schnellen Stogwellen in ein starkes Quermagnetfeld eindringt, wurde theoretiseh untersueht. Dabei lieferten numerische tZechnungen den rAumlichen und zeitlichen Verlauf der Plasmaparameter. Unter anderem ist die Entwicklung eines reflektierten Stoges zu erkennen, der auch experimentell beobachtet wird. Experimentelle und theoretische Untersuchungen yon station~ren Bogenentladungen ill achsenparallelen Magnetfeldern ergaben, dab die Strom- und Potentialverteilung im Bogen auger dutch die Elektrodengeometrie wesentlich durch Str6mungen des Plasmas mitbestimmt wird. Die Stromdichteverteilung wurde erstmals mit Magnetfeldsonden direkt gemessen. Die in rotierenden B6gen auftretenden Fluktuationen konnten als Rayleigh-Taylor-Instabilit~Lten identifiziert wetden. Bet der Streuung yon Rubinlaserlicht an Bogenplasmen wurden Abweichungen vom theoeretisch erwarteten Streuspektrum gefunden, deren Ursachen unbekannt sind und die geklgrt werden mfissen. Dutch Bestrahlung yon Festk6rpern mit Laserstrahinng hoher Intensit~it kann man heige Plasmen erzeugen. Der Vorgang der Plasmabildung wurde an Folien aus festem Wasserstoff experimentell untersucht. Alle wesentlichen Beobachtungen konnten durch ein gasdynamisches Modell, das numerisch behandelt wurde, befriedigend beschrieben werden. Daneben wurde in theoretischen Arbeiten der Einflug yon ponderomotorischen Kriiften auf die I3ewegung des Plasmas studiert. Die Fresnelsche Mitffihrung elektromagnetischer Wellen in einem str6menden Elektronengas wurde in einem Hohlleiter untersueht. Die gemessene Abhiingigkeit der Mitfi~hrung verschiedener Wellentypen yon der Driftgeschwindigkeit der Elektronen wird in ihrem mittleren Verlauf durch das Model/ eines kalten, den Hohlleiter nut teilweise ausffillenden Plasmazylinders befriedigend wiedergegeben. Durch Hochfrequenzfelder, die yon augen an eine inhomogene Plasraas~ule im statischen Magnetfeld angelegt werden, werden

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?dax-Planck-Gesellschaft t 968--t 969

stehende radiale Plasmawellen (sog. Bernsteinwellen) erzeugt. Es wurde gefunden, dab die Kopplung zwischen dem elektromagnetischen Feld und den Plasmawellen hauptsiiehlich in der Schicht erfolgt, in weleher die pythagorAische Summe yon Plasmafrequenz und Zyklotronfrequenz gleich der angelegten Frequenz ist (Buchsbaum-Hasegawa-Resonanzen). Die Anweudbarkeit elektromagnetiseher Wellen zur Untersuchung biologischer Vorg~nge wurde am 1)bergang yon trans-Dichlor&thylen zur eis-Form als Modellsubstanz nachgewiesen.

Oberfl~ichenphysik Letter: Priv.-Doz. Dr. ERICH W. BLAUTH. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~tndig t2, nichtstgndig 7. Bet Streuexperimenten yon Protonen an Cu-Einkristallen wurde die Reversibilit~tsregel auf die anisotrope Rfckstreuung im Energiebereieh yon 60 bis 120 keV auI ihre Gfltigkeit untersucht. Sie ist umso besser erftillt, je nAher der Oberfl~che die Rfckstreuung erfolgt, je h6her die Prim~renergie und je tiefer die Temperatur ist. Die Rfckstreuung yon Oberfli~ehenatomen an Cu- und NbEinkristallen wurde gemessen. EinschuB- und Beobachtungsrichtung fielen mit diehtgepackten Gitterriehtungen zusammen. Mit steigender Temperatur nahm die Zahl der zur Rfckstreuung beitragenden Oberflgehenatome bis zu einem Faktor 2 zu. Zerstgubungsraten yon d f n n e n Filmen wurden Giber die Energieverteilung der zurfiekgestreuten Ionen gemessen. Im Feldelektronenmikroskop wurde das Ausheilen yon bet 100 ~ beschossenen W- uud Mo-Oberfl/ichen untersucht. Die BesehuBionen wurden im Gasraum vor der Spitze gebildet. Die Aktivieruugsenergien f f r das Ausheilen sind kontinuieritch zwisehen 0,3 und t,5 eV verteilt. Nach sehwaehem BeschuB von W (F1Achendosis << eine Monolage) hat die Ausheilisoehrone eine m~Big ausgeprAgte Stufenfraktur. Die Beobachtung der Oberfl~ichentopographie wurde auf die beschossenen Metalle Mo, Ta, Re und Ir ausgedehnt und durch F i g Untersuchungen erg~nzt. Die Strukturen hgngen stark yon der Temperatur w~hrend des Beschusses ab. Die Vorg~Lnge veriaufen bet Kristallen des gleichen Kristallgitters ~ihnlieh.

Relativistische Plasmen Direktor: Prof. Dr. ARNIJLF SCHLOTER. - Arbeitende: 13.

Wissenschaftlich

Die Arbeiten dieser Abteilung, die am I. 10. t968 gegrfindet wurde, dienen der EntwicMuug yon Elektronenring-Beschleunigern (sog. Smokatron). Anders als bet den Ahnlichen Arbeiten in Dubna und Berkeley wurde das Experiment so ausgelegt, dab die Kompression der relativistischen Elektronentinge 50real sehneller, n~mlieh in ca. t0[xsec yon R = 2 0 auf R = 2, 5 cm Radius erfolgt. Damit geht man schneller dutch Resonanzen der Betatronschwingungen, die dell Ring zerstfren k6nnen. Als Elektroneninjektor dient eine Feldemissionskanone mit 2 MeV Elektronenenergie fiir eine Impulsdauer yon 10 nsec. Bet dell ersten Experimenten wurden 10TM Elektronen in den magnetischen Kompressor eingesehosseu und ca. 10~1 eingefangen. Daneben laufen Arbeiten zur Verbesserung der Strahleigenschaften des ElekLroneninjektors. Mit einer Laser-bestrahlten Kathode konnte eine Elektronenkanone mit eiuem um eine Gr6Benordnung h6heren Richtstrahlwert im Spannungsbereich 60 kV gebaut werden. Diese Versuche werden auf h6here Spannungen ausgedehnt. In einem weiteren Experiment werden Ionenringe gebildet als Alternativm6glichkeit zur Ionenbeladung durch Ionisierung des Restgases im Kompressor. Die theoretisehen Arbeiten befassen sieh mit dem Gleichgewicht und der Stabilit~t yon relativistischen Plasmaringen sowie mit der Dynamik der Ringe bet Kompression und Beschleunigung. Ferner laufen Arbeiten zu dem Problem der Strahlungsverluste in Beschleunigungsstrukturen.

Theorie Direktor: Prof. Dr. ARNULF SCHLOTER (bis 30. 1t. 1968); Priv.-Doz. Dr. DIETER PFIRSCI-I (ab 1. 12. t968). - - WisseI1schaftlich Arbeitende: st~ndig 19, nichtst&ndig 1. Ausl~tndische G~ste 2,

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Die magnetohydrodynamisehe Stabilit~tstheorie wurde weitergeffhrt. Es zeigte sich, dab realistisehe dreidimensionale toroidale Konfigurationen stabiler sind als analoge zweidimensionale Modelle..~hnliches gilt f f r dreidimensionale toroidale Gleichgewiehtsanordnungen ohne Rotationstransformation, verglichen mit entsprechenden linearen Anordnungen. Der EinfluB von endlicher Leitf~higkeit uud Viskositiit auf die Plasmarotation und Plasmadiffusion ill Stellaratorkonfigurationen wurde analytisch und numerisch untersucht. - I m Rahmen der mikroskopischen Theorie wurden Kriterien far niederfrequente Austausehinstabilitiiten verallgemeinert. Mit numerischen Hilfsmitteln wurden Dispersionsbeziehungen fflr Driftinstabilitiiten in inhomogenen Plasmen ausgewertet und damit bestehende mehr qualitative Aussagen durch quantitative erg~nzt. In quasineutraler NAherung konnten stationfixe L6sungen der Vlasovgleiehung Ifir stol3freie StoBwellen angegeben werden. Gewisse Eigenschaften der Plasmaturbulenz wurden mittels kinetiseher Wellengleichungen untersueht.

Technik Direktor: Dipl.-Ing. KARL-HEINZ SCHMITTER. - schaftlich Arbeitende: st&ndig 27.

\u

Schnelle Entladungsanlagen ffir Kompressionsexperimente stellten weiterhin ein ausgedehntes Arbeitsgebiet dar. An der 2,6 MJ-Theta-Pinch-Anlage Isar I wurde der Kollektor Ende 1968 far die maximale AnschluBl~nge yon 5,40 m umgebaut. Seitdem sind zur Vergr6Berung der PlasmaeinschluBzeit verschiedene Magnetfeld-Geometrien bet der maximalen Spulenl~nge erprobt worden, zuletzt die Stellaratorkonfiguration. Im Friihjahr 1969 wurden vorbereitende Arbeiten zur Umstellung yon Isar I f f r ein vertikal stehendes Torsusexperiment yon 2,7 m groBem Durchmesser aufgenommen. Infolge des gfnstigen Aufbaus mug nur der Kollektor neu errichtet werden. Der Umbau soil im Herbst 1971 abgeschlossen seth. An der 500 kJ-Anlage Isar II wurde Ende 1968 der Experimentierbetrieb mit linearer Anordnung aufgenommen. Auch f f r diese Anlage wird der Umbau auf Torus-Version (1,1 m Durchmesser) vorbereitet. F f r das Nachfolgeexperiment der Anlage ,,Turbulenzheizung" wurde ein 125 k V - B h m l e i n - S y s t e m fflr 200 ns Pulsdauer entwickelt und Ende 1969 in Betrieb genommen. Hervorstechende Merkmale sind das in Leitungswasser eingebettete BlumleinBandleitersystem aus d f n n e m Cu-Blech mit Folienisolation sowie die zugeh6rige Mehrfaeh-Druckfunkenstrecke ohne Laufzeitentkopplung. In der magnetfeldtechnischen Gruppe wurden Untersuchungen an supraleitenden NbaSn-Leitern und Spulen durchgeffhrt. Daneben wurde der Bau groBer supraleitender Magneten ftir toroidale Experimente vorbereitet. Ein f f r Kurzzeitbetrieb konzipierter normalleitender Magnet mit t25 kG Feldst~rke und einer homogenen Feldzone yon I m Lfi.nge (10 cm Durchmesser) wurde erfolgreich erprobt. Das Gebiet der Lasertechnik wurde durch Aufnahme yon Arbeiten mit anorganischen Flfssigkeitslasern erweitert. In solchen Lasern mit Selenoxychlorid als Gastsubstanz und Neodym als aktive Komponente wurden im passiven QSwitch Ausgangsleistungen bis 180 MW gemessen. Bet Verwendung yon Phosphoroxyehlorid als Gastsubstanz betrug die maximale Leistung unter sonst ~hnlichen Bedingungen 70 MW.

Max-Planck-Institut fiir Psychiatrie (Deutsche Forschungsanstalt fiir Psychiatrie), Miinchen Gesch~ftsffhrender Direktor: Prof. Dr. GERD PETERS. - Direktoren am Institut: Priv-Doz. Dr. Dr. JOHANNES C. BRENGELMANN, Prof. Dr. OTTO DETLEV C R E U T Z F E L D T , Prof. Dr. HORST JATZKEWlTZ. - - Weiteres Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. WILLIBALD SCHOLZ. - - Ausw~rtiges Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. FRANZ S E I T E L B E R G E R , Wien, - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 337; 1969, 395.

Theoretisches Institut Direktor: Prof. Dr. GERD PETERS. - - Wissenschaftlich Arbeitende: stRndig 29, nichtst/~ndig 28. AuslEndische G~ste 6.

Neuropathologie. Experimentelle Neuropathologie: Untersuchungen fiber Mechanismen des ,,axonal flow" in der Nerveulaser ergaben, dab Colchicin und Vinblastin den axonalen

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Max-Planck- Gesellschaft 1968--1969

Transport yon Enzymen blockieren. Elektrische Reizung ffihrt zu einem erhGhten Proteinaufbau in der Nervenzelle und zu ether vermehrten Ausschleusung yon Proteinen ins Axon. Ahnliche Verschiebungen ergeben sich nach Durchschneidung der Axone. - - Die autoradiographische Technik zur Auffindung wasserlSshcher Substanzen im Gehirn wurde weiterentwiekelt und zur Lokalisation yon Morphin, morphinXhnliehen Substanzen sowie Noradrenalin benutz%. - - Arbeiten an Hirntumoren und deren Gewebekulturen wurden fortgesetzt. Speziell bet Oligodendrogliomen wurden Wachstumseigentiimlichkeiten beschrieben, die eine Wiederholung der in vivo tumorspezifischen Waehstumsmuster in der Gewebekultur bedeuten (KREUTZBERG, SCHUBERT). Klinische Neuropathologie. Das V o r k o m m e n seniler Plaques und Alzheimerscher 3Fibrillenver~inderungenwurde unter besonderer Beraeksichiigung des limbischen Systems beim Morbus Alzheimer und der Senilen D e m e n z erstmals quantitativ untersucht (JAMADA, MEHRAEIN). Statistiseh signifikant war die Zahl seniler Drusen und Alzheimerscher Fibrillenver~nderungen a m h6chsten im Mandelkern. In einigen Fallen beschr~nkten sich die Ver~nderungen auf letzteren Kern. Die Bevorzugung dieses Kerngebietes kann far die Anspr~gung der Merksehw~che yon Bedeutung sein. -- Die Arteriosklerose der Hirngef[iBe tritt sowohl bet der senilen D e m e n z a/s auch bet der Alzheimersehen Krankheit signifikant seltener ant als bei altersms vergleichbaren Gehirnen. 3Pinestatistisehsignifikante region~ir unterschiedliehe Anf~lligkeit gegeniiber der Arteriosklerose und Hyalinose, eine deutliche l~orrelation zwisehen Hypertonie einerseits,Hyalinose und Arterioslderose andererseits,einehoehsignifikanteKoinzidenz zwisehen Arterioslderose nnd Hyalinose der Ideinen intrazereberalen Gef~iBe n n d Arteriosklerose der Arteria basalis sowie ein deutlich altersabh~ngiger EinfluB des Hypertonus auf Art und AusmaB der hypertonischen Gef~Bwandver~nderungen wurden yon ROTHEMUND und SUDO nachgewiesen. - - W~hrend der Remissionsphase des posttraumatischen apallischen Syndroms werden h~ufig zerebellaxe Symptome beobachtet. Es wurden die morphologisehen Ver~nderungen im Kleinhirn und seinen Bahnen, die diesen Symptomen zugrunde liegen, bearbeitet (GERSTENBRAND, LOCKING, PETERS und E. ROTHElViUND). Die morphologischen VerEnderungen der rnyatrophischen Lateralsklerose konnten mit ldinischen Verlaufsformen korreliert werden. Entsprechend drei verschiedenen ldinischen Verlaufsformen wurde eine untersehiedliche Auspr~igung der Ver~inderungen im Bereich des ersten und zweiten motorischen Neurons festgestellt (NISHIGAKI). Immunopathologie. Zur experimentellen Poliomyelitis beim Affen wurden nntersucht: t. die formale Pathogenese der entzfindlichen Reaktion und ihre Bedeutung air die Polioinfektion, 2.) die Pathogenese der Poliomyelitis. Die Analyse der entzfindlichen Reaktion ergab zwei I~omponenten; eine frfihzeitig einsetzende, bet der polymorphkernige Granulozyten und Makrophagen dominieren, wird vor allem dutch die Zerfallsprodukte yon gesch~digten Nervenzellen ausgelGst; sie ist Ms eine seknnd~re, unspezifische, resorptive entzfindliche Reaktion zu bezeichnen. Die andere Form, bet der Elemente der lymphozyt~r-plasmazellul~renReihe und Makrophagen vorherrschen, wird durch das virale Antigen hervorgerufen. Sie ist als eine primate, spezifische, defensive anzusehen und stellt das morphologische Substrat der lokalen I m m u n a n t w o r t dar. Beide Typen der entzandlichen Reaktion sind auf die Erneuerung der Homeostasis gerichtet, so dab man yon einer protektiven Funktion sprechen kann. Die Immunfluoreszenz sowie die Elektronenmikroskopie zeigen, daB die mesenchymalen Zellen der entzandliehen Reaktion nnd der Gef~Bw~nde mehr Beziehungen zu dem Virus aufweisen als die Nervenzellen. Die Befunde lassen vermuten, dab der entziindlichen Reaktion auBer der profekfiven Funkfion auch eine wiehtige pathogenetische Rolle zukommt, die man als aggressive Funktion bezeichnen kann. Die entzandlichen Elemente scheinen sowohl far die 6rtliehe Ausbreilung als auch air die Replikation des Virus verantwortlich zu sein. Die protekfiven und aggressiven Vorg~inge im Rahmen der entziindlichen Reaktion laufen parallel zueinander und ihr gegenseifiges Verh~ittnis bestimm% den Trend des infektiGsen Prozesses. Die Befunde tier ausgebreiteten Immunofluoreszenz in mesenehymalen Elementen des lympho-retikulo-endothelialen Systems, die in verschiedenen Teilen dieses Systems (Payersehe Plaques, Lymphknoten, Milz) ausgepr~gt ist, sind als Hinweis dafar zu werten, dab diese heterogenen Zellen die wichtigste Population far das Poliovirus darstellen. Well sie gegen die zytotoxische Wirkung des Poliovirus relativ

Naturwissenscha/ten

unempfindlich sind und auBerdem im Falle ihrer Sch~idigung durch neue Zellen ersetzt werden, verursacht der ProzeB keine bleibenden pathomorphologischen Ver~nderungen und bleibt klinisch meist inapparent. Lediglich aufgrund der Bildung spezifiseher Immunoglobuline l~t sich eine abgelaufene Polioinfektion dieser Art naehweisen. Pin soleher Verlauf, bet dem die Infektion auf das lympho-retikulo-endotheliale System, z.B. das lymphatische Gewebe des Verdauungstraktes, besehrgnkt bleibt, kommt bet der Polio weitaus am h~ufigsten vor. V611ig anders gestaltet sich in der Regel der ProzeB~ verlauf, wenn ein neurovirulentes Virus in das Zentralnervensystem gelangt. Die befallenen Nervenzellen gehen infolge der zytotexisehen Wirkung innerhalb weniger Stunden zugrunde. Die Virusreplikation in ihnen darfte sehr gering sein oder ganz unterbleiben, da dutch die rasch einsetzende Nekrobiose schon der erste Vermehrungszytdus vorzeitig unterbrochen wird (SIMon, PETRRS, BLmZINGER). Neurozytologie. Elektronenmikroskopisch konnte bet der experimentellen Poliomyelitis (erzeugt bei Java-Affen durch Infektion mit einem hochvirulenten Stamm des Typ 3-Poliovirus) und der experimentellen Frfihsommer-Meningoenzephalitis (erzeugt bet Albinom~usen durch Infektion mit dem Stature H Y P R des FSME-Virus) dartiber AufschluB gewonnen werden, in welchen Zelltypen die Replikation der Erreger vornehmlieh erfolgt. ]3ei der Poliomyelitis fanden sieh nach den%Einsetzen des paralytisehen Stadiums irn Zytoplasma yon Endothelzellen intraspinaler Blutgei~Be und yon versehiedenen mononukle~ren Entzfindungszellen wiederholt Aggregate dichter, rundlicher Partikel, welehe die far die Polioviren kennzeichnende GrGBen aufwiesen. In neuronalen Elementen konnte der Poliomyelitiserreger morphologisch nicht nachgewiesen werden. I m Gegensatz dazu kamen bet der Frflhsommermeningoenzephalitis Ansammlungen yon I~orpuskeln mit der GrGBe und den Strukturmerkmalen der Arbo-B-Viren ausschlieBlieh im Perikaryon yon spinalen und kortikalen Nervenzellen zur Beobaehtung. I)urch lieht- und elektronenmikroskopisehe Untersuchungen an den W~nden der inneren Liquorr~iume yon Feuersalamandern konnte festgestellt werden, dab sich zwischen den Ependymzellen des Spinalkanals zahlreiche neuronale Elemente befinden, d e r e n freie Oberfl~ehe mit stereo-zilienartigen Forts~tzen ausgestattet ist. Ferner wurden bet dieser Tierart in Ependymzellen, subependym~ren Gllazellen und Plexusepithelien ungewGhnlich grope intrazytoplasmatische KGrper beobachtet, die sich durch Anwendung histochemischer Nfethoden als Lipidtropfen identifizieren lieSen (BLmzI~GER,

ARNOLD,MOLLER). Zytogenelik. Es wurde eine Klassifikation der menschlichen Hirntumoren nach zytogenetischen Gesiehtspunkten versucht. I m Meningeom konnte der erste solide menschliche Tumor mit einer definierten Chromosomen-Aberration gefunden wetden. Die bestehende G-Monosomie stellt eine Analogie zu dem phI-Chromosom bet der virusinduzierten chronischen myeloischen Leuk~mie dar. An einem Material yon 50 Meningeornen konnte erhartet werden, dab der zus~tzliche einheitliehe Verlust weiterer Chromosomen histologisch mit dem ~bergang vom endotheliomatGsen zum fibromatGsen Meningeom korreliert ist (ZANG und SINCER). Pine Gruppe yon t2 Meningeomen konnte als bisher nicht beschriebene Variante erk a n n t werden. Sie besitzt nur 40---42 Chromosomen, ~hnelt histologisch dem endotheliomatGsen Meningeom u n d i s t durch ein atypisches histochemisches Verteilungsmuster der alkalischen Phosphatase charakterisiert (SCHUBERT,SINGER,ZANG). Bet einer Gruppe yon 40 gliSsen Hirntumoren konnte keine einheitliche Chromosomenaberration gefunden werdem Pine starke ehromosomale Verwilderung land sich nur bet der Gruppe der multiformen Glioblastome. Die ,,gutartigen" Gliome zeigten keine oder geringe strukturelle und zahlenm~Bige Chromosomenver~nderungen, in deren Vordergrund der Verlnst yon G- und der Gewinn yon C-Chromosomen stand (ZANG nnd SCHWARTZ). - - Anhand eines Falles der bisher nicht beschriebenen Variante des Kline/elter-Syndroms 47, XXqiY, konnten neue Informationen aber die Genetik des mensehlichen X-Chromnosoms (Lyon-Hypotliese) gewonnen werden. Der Patient weicht, obwohl er keinen flberz~hligen kurzen Arm eines X-Chromosoms besitzt, weder morphologisch noch physiologisch yon dem typischen Syndrom ab (ZANG u.a.). - - I n Untersuchungen a b e t das mitofische Non-disjunction wurde am Modell der Assoziation akrozentrischer Metaphase-Chromosomen gezeigt, dab die gefundenen Muster individualspezifischen Charakter haben, sich jedoeh durch die Ver~nderung der Pr~parationsmethodik ineinander ~berfflhren lassen, ~ Chromosomenmorphologische Unter-

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Max-Planck-Gesellschaft t968--1969

suchungen an t 20 Mongoloiden, deren Eltern und 62 Vergleichspersonen ergaben, dal3 strukturelle Veriinderungen der kurzen Arme akrozentrischer Chromosomen, wie zu erwarten, domin a n t vererbt werden. Dieses Merkmal t r a t jedoch in den Familien Mongoloider nicht v e r m e h r t auf (ZANG u.a.).

Neuroanatomie. Nach kleinen experimentellen L~isionen im Bereich der Sehrinde wurde die Verteilung der Terminaldegeneration ira Corpus geniculatum laterale mit Sflberimpr~ignationsverfahren untersucht. Die meisten eorticogeniculliren Fasern kommen you der Area t8. Sie enden in L a m i n a A, A 1 und dem Nucleus interlaminaris ventralis. ]Eine rostrokaudale und eine mediolaterale Organisation dieser Projektion konnte naehgewiesen werden. Area t 7 projiziert nicht aui das Corpus geniculatum laterale. Area 19 projiziert auf den Nucleus inteflaminaris medialis und auf den Ventrikelkern. Der Nucleus ventralis posterior thalami empflingt Afferenzen yon Area 17 und t8 und m6glicherweise aueh yon Area 19 und dem Gyrus suprasylvicus. Die r~iumliche Ausdehnung der Degeneration im Corpus geniculatum laterale warde mit einem neuartigen Rekonstruktionsverfahren untersucht und dokumentiert (I-IoLLANDER). - - ES wurde eine neue Methode zur kombinierten licht- und elektronenmikroskopischen Untersuchung yon Hirngewebe entwickelt. Serienschnitte yon osmium-postfixiertem Hirngewebe werden zwischen Azetatfolien in Araldit eingebettet. Jede beliebige Stelle dieser lichtmikroskopischen Pr~iparate l~il3t sieh der elektronenmikroskopisehen Untersuchung zug~nglieh machen (HoLLXNDER). Verhaltensforsckung. Soziale Verhaltensweisen an Totenkopfaffen wurden weiter untersucht: Zusammenhlinge yon Sexualund Spietverhalten (L~_T~'A, HoPF, PLOO~) u n d Differenzierungen der einzelnen Vokalisationen bei zweierlei Typen yon Totenkopfaffen (brasilianischer und peruvianischer Typ) (WINTEg). Eine spezielle Kommunikafionsweise, das Rfickenw~Llzen, konnte sowohl in ihrer morphologischen S t r u k t u r als auch in ihrer F u n k t i o n differenziert werden (CASTELL, KROHN, PLOOG). Eine Handaufzucht ergab zus~tzliche Erkenntnisse fiber :Entwicklungsvorg~nge des Verhaltens. KSrperdaten und Verhalten w~Lhrend der Schwangersehaft und Geburt wurden beschrieben (HoPF). A n h a n d der aus spezieUen Versuchsbedingungen gewonnenen Daten k o n n t e n durch Anwendung der dutch MARI
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und einen in der Ebene der Ganglienzellen, der durch Interaktion erregender und hemmender Eing~inge mit verschiedenen Intensit~LtskennHnien zustande k o m m t (SAK~A~N, CREIJTZFELDT). Neuronale Obertrggersubstanzen wurden iontophoretisch in der Retina getestet, u n d e s ergab sich, dab Catecholamine, Gaba u n d 5-HT eine h e m m e n d e Wirkung ausfiben, Acetylcholin jedoch wirkungslos ist (STPd~SCmLL, PERWEIN). - - I m Corpus geniculatum laterale, der ersten intracerebralen Schaltstation des visuellen Systems, konnte nachgewiesen werden, dab die Relaiszellen des Corpus genieulat a m laterale n u t m i t einer afferenten Opticusfaser in direktem exzitatorischen K o n t a k t stehen, jedoch kollateral yon Zellen umgekehrter Funktionscharakteristika gehemmt werden. Auf diese Weise werden On-Zentrum-Neurone yon Off-ZentrumNeuronen gehemmt u n d umgekehrt (SINGER, CR~UTZFELDT). - Relaiszellen des Corpus geniculatum werden n u r yon einem Auge erregt, jedoch aus homologen Gesichtsfeldpartien des anderen Auges gehemmt (SINGER). - - I m visuellen Cortex wurden die intrazelluEiren Ableitungen weiter fortgesetzt und die Konvergenz yon erregenden u n d h e m m e n d e n Fasern und einzelnen kortikalen Neuronen analysiert (CREuTzFELDT, ITO, ROSlNA, KUHNT). - - I m Tectum optieum erwiesen sich bewegungsempfindliche Neurone als derart organisiert, da/] besonders solche Objektbewegungen gemeldet werden, die aus dem Zentrum des Gesichtsfeldes herausfiihren. Dies legt nahe, dab diese S t r u k t u r v.a. ffir Augenfolgebewegungen eine wichtige F u n k t i o n h a t (STRASCmLL, HOFFMANN). I m praetectalen Gebiet wurden Neurone entdeckt, die speziell auf Ann~iherung und E n t i e r n u n g eines Reizes in der Sagittalebene reagierten (HOFFMANN, STRASCHILL).:Die Bedeutung des Corpus callosum ffir die Synchronisation yon E E G - M u s t e r n ist gering (SIN6ER).

Zellphysiologie. An spinalen Motoneuronen wurden intravitale Markierungsmethoden zur Darstellung der ZellmorphoIogie mittels 3H-Aminos~uren entwickelt (GLoBus, LUX, SCHVBERT) und die elektrischen P a r a m e t e r yon Nervenzellen (NELsoN, Lux) in ihrer Abhlingigkeit yon der Zellgeometrie direkt durch Vergteich elektrischer u n d geometrischer D a t e n bestimmt (Lux, SCHUBERT, KREIYTZBERG). Ebenfalls in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe ffir experimentelle Neuropathologie wurden a n Einzelzellen Studien zu intrazelluliiren Transportvorgangen begonnen. Bei intrazelhl~irer Iontophorese zeigte sich, dab bestimmte, z.T. epileptogene Substanzen (Ammonium-Ionen, basische Aminos~iuren und auch Ionen einiger zweiwertiger Schwermetalle) spezffisch das Gleichgewichtspotential der postsynaptischen H e m m u n g depolarisieren (Lux, SCHUBERT). Die Entwicklung einer besonderen Voltage-Clamp-Anordnung erm6glicht die Untersuchung spezifischer Ionenstr6me an isolierten Teflbereichen der Somam e m b r a n yon Helix-Ganglienzellen (NEHER,LUX).

Neuroph~rmahologie. Am Kaninchenkortex wurden mit HiKe yon Doppel-Mehrfachelektroden mchrere fiir die mikroelektrophoretische Methodik wesentiiche GrSBen b e s t i m m t : Diffusionskonstante von Glutamins~iure im Gehirngewebe ,-~I,0 X t0 -5 cm2/sec, deren Effektivkonzentration am Neuron u n d der mittlere Abstand zwischen abgeleitetem Neuron und Mikroelektrode (HERz, ZIEGLG~.'.NSBERGER,F:4RBER). Die Vergr6Berung der Felder yon Reaktionspotentialen im Nucleus caudatus naeh mikroelektrophoretischer Applikation yon Glutaminsliure wurde gemessen und die Anzahl der dazu beitragenden Nervenzellen berechnet (HERz, ZIEGLGs Die Freisetzung markierter Substanzen aus Mikroelektroden wurde in vitro untersueht. ]Es zeigte sich eine grol3e Variabilitiit in Abh~ngigkeit yon den physikalisch-chemisehen :Eigensehaften der Substanzen (ZIEGLGXNSBERGER). Die Wirkung yon Neuroleptika bei mikroelektrophoretischer Applikation am Cortex und Nucleus caudatus wurde unter dem Gesiehtspunkt der wirksamen Effektivkonzentrationen geprfift (HERz, ZIEGLGANSBEEGER). Untersuchungen an Neuronen a m Hinterhorn des Rfickenmarks zeigten, dal3 die Gr6Be der rezeptiven Felder dutch mikroelektrophoretische Applikation de- und hyperpolarisierender Substanzen in charakteristischer Weise ver~indert werden k6nnen; dies er-

m6glicht Schlfisse auf die synaptische Organisation dieser (ZIEGLGANSBERGER, HERz). -- Es wurde eine Merhode zur Applikation yon Substanzen in isolierte Abschnitte des Ventrikelsystems a n frei beweglichen I
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Max-Planck- Gesellschaft t968--1969

(HERZ, ALBVS, SCHUBERT, TESCHEMACHER). I n gleiche Richt u n g weisen Versuche m i t Morphinantagonisten (ALBUS, SCHOTT, HERZ). U n t e r s u e h n n g e n fiber die Permeation morphin-artiger Substanzen in das Gehirn nach intravenSser u n d intraventrikuliirer Applikation zeigten eine eiige Bezieh u n g zwischen der Lipoidl6slichkeit der Substanzen u n d ihrer Wirkuiig bet peripherer Applikation. Die Wirkungsst~rke bet intraventrikul~rer Applikation stellt ein gutes MaB ffir die ,,intrinsic activity" der Substaiizen dar. Die Ergebnisse erlauben die Aufstellung yon Struktur-Aktivit~tsbeziehungen innerhalb der Gruppe morphin-artiger Substanzen (v. CIYBE, TESCH~MACH~R, HERZ, HESS, KUTTER). Die Verweildauer morphin-artiger Substanzen im Ventrikelsystem nach intraventrikulArer Applikation ist weitgehend yon ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften b e s t i m m t (TESCHEMACHER). Die P h a r m a k o k i n e t i k intravenSs applizierten Fentanyls wurde an Kaninehen und Mensch untersucht uiid die B e d e u t u n g yon Rfickverteilung u n d Stoffwechsel ffir dessen kurze Wirkung analysiert (HEss, HERZ).

Neurochemie. I n Fortfflhrung der Arbeiten fiber die Sphingolipidosen wurde der enzymatische Defekt bet der metaehromatischen Leukodystrophie abgesichert (JATZKEWlTZ, MEHL), und ein Verfahren zur elektronenoptisch-histochemischen Darstellung yon Gangliosiden in den subzellul~ren F r a k t i o n e n des Gehirns entwickelt (HALARIS, JATZK~WITZ). - Die beta-N-Acetylhexosaminidase-Aktivit~t des Menschen lieg sich in zwei Isoenzyme (fl-N-Acetylhexosamiiiidase A und B) auftrennen, die gereinigt wurden. Bet der Tay-Saehsschen Erkraiikung (infantilen amaurotischen Idiotie) wurde ein geiieralisierter Defekt des Isoenzyms A, bet einer Soiiderform dieser E r k r a n k u n g m i t viszeraler Beteiligung ein generalisierter Defekt beider Isoenzyme nachgewiesen. Die enzymatischen Defekte kSnnen die AnhAufung yon Glykosphingolipiden bet beiden Gangliosidosen erklAren, da sich die Speichersubstanzen yon gereinigten EnzymprAparaten hydrolisieren lieBen (SANDHOg'F). - - Zur Biosynthese der Ganglioside konnten Kurzzeitexperimente m i t D-Glucosen4C als Vorstufe zeigen, dab das Hauptmonosialosylgangliosid im ]ungen Rattenhirii eiiie m6gliche Vorstufe der Oligosialogaiiglioside ist (HARzER, JATZK~WlTZ, SANDHOF~). - - Ffir die quantitative Bestimmung yon einzelnen Lipiden in Gewebsproben wurden dttnnschichtchromatographisch-densitometrische Methoden ausgearbeitet. HierIfir wurde ein Ger~t zum kontrollierten, homogenen Auftrag analytischer Proben (10--200 [zl Lipidl6sung) auf die Dfinnschicht konstruiert (SANDHO~F, WXSSL~, HA~ZER). - - U m synapsenspezifische Proteiiie des Zentralnervensystems zu erfassen, wurde eine Synaptosomen-2Cfembranfraktion in 38 Proteinkomponenten aufgetrennt (MEHL). Versuche m i t markiertem Dimethyl-D-tuboenrarin, Hexamethonium, Atropin, Chlorpromazin, ~-LysergsAuredi~thylamid und 5-IIydroxytryptamin zeigten, dab die extrasynaptischen wie synaptischen Membranfraktioneii diese P h a r m a k a binden (MEHL, DEM~JS). Zur Prtifung der synapsenspezifischen Lokalisation wurde deshalb ein Verfahren zur Immunelektrophorese yon wasserunl6slicheH Membranproteinen erarbeitet (DEM~JS, M~HL). Gelelektrophorese zur Molekulargewichtsbestimmung yon Membranproteinen (THORUN, MEHQ gestattete den Nachwets einer t : l - S t 6 c h i o m e t r i e der beiden I t a u p t p r o t e i n e des zerebralen Myelins (~EHL, HALARIS). Psychopharmakologie. Der Nordadrenalinstoffwechsel im Zentralnervensystem wurde im Hinblick auf depressive a n d antidepressive Mechanismen untersucht. Es zeigte sich, dab Elektroschock- und Lithiumbehandliing zu differenten Vergnderungen im Noradrenalin-Stoffwechsel in versehiedenen Regionen des Zentralnervensystems ffihren, die fflr die Noradrenalin-Hypothese der Depressionen yon Bedeutung sind (MATuSSEK, LADISlCH, MOLL~R). ES lieB sich bisher kein eindeutiger Hinweis linden, dab bestimmte enzymafische (Tyrosintransaminase, Pyrrolase) a n d hormonale (Progesteron) Einflfisse in der Peripherie im physiologischen Bereich den Noradrenalin-Stoffwechsel im Gehirn beeinflussen (BENKERT, MATUSSEK). Klinische Experimente zeigten, dab der Zustaiid gehemmier depressiver P a t i e n t e n u n t e r D O P A - G a b e n in Gegenwart eines Deearboxylase-I-Iemmstoffs deutlich gebessert wird (MATUSSEK, SCH6N, OZCTXN). - - Der sog. paradoxe Amphetamin-Effekt lieg sich erstmals molekularbiologisch erMAren (LADISICH, VOLBEHR, MATUSSEK). Diese A m p h e t a m i n w i r k u n g wurde auch an hyperldnetisehen Kindern quantitativ erfaBt (BAHR, ~V[ATUSSEK). Genealogisch-demographische Arbeitsgruppe. Die statistische Auswertung aUer ver6ffentliehten eineiigen manisch-depres-

Naturwissenscha]ten

siven Zwillingspaare spricht trotz gewisser I)berschneidungen ffir die Heterogenie monopolarer und bipolarer affekfiver Psychosen (Z~REIN-RODIN). Klinisches

Institut

Direktor: Prof. Dr. DETLEV PLOOG. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 46, nichtst~ndig 28. AuslAndische G~ste 8.

Klinische Chemic. Die Abteflung befaBt sich m i t analytischen Fragestellungen und klinisch-chemischen Untersuchungen zur cireadiaiien Rhythmik. Zur Vorbereitung yon entsprechenden Studien bet Geisteskranken wurden Vorversuche an gesunden Personen durchgeffihrt. Die Ausarbeitung mehrerer Analysenverfahren war erforderlich: ]~ine Methode ft~r die Bestimmung der 17-Hydroxycorticosteroide ira H a m (DoERR a n d STAMlU); ein Verfahren zur E r m i t t l u n g der Harn-Ausscheiduiig yon Adrenalin und NoradrenaIin, Dopamin u n d VaniIlinmandeIsaute (WIss~R und STAMM); eine Routinemethode fflr die flammenphotometrische Bestimmung von Natrium, Kalium und Calcium im H a r n (PIRKE a n d STAMM). Fflr die ldinische Diagllostik und die Therapiekontrolle wurde eine Kupfer-t3estimm u n g im H a m m i t der Atomabsorptionsspektroskopie ausgearbeitet. Die Normalwerte wurden ermittelt. - - Bet allen Zeitreihen yon Analysenergebnissen ist es notwendig, die Station~rit a t des analytischen Systems zu prfifen. Augerdem sollte die Vergleichbaxkeit der Ergebnisse mit denen anderer Laboratorten gew~hrleistet sein. Es wurden daher lVIethoden der ZuverlAssigkeitskontrolle verglicben (STAMM) und ein Ringversuch in der QualitAtskontrolle durchgeffihrt (STAMMund BOTTNER), an dem sich 25 Laboratorien beteiligten.

Klinische Neurophysiologie. I n der Klinischen Neurophysiologie (CREUTZFELOT) wurde eine quantitative Studie fiber die VerAnderungen des A l p h a r h y t h m u s uiiter verschiedenen Leistungssituationen abgeschlossen. WAhrend der A l p h a r h y t h m u s bet geschlossenen Augen bet allen T~tigkeiten vermindert wird, k o m m t es bet offenen Augen bet den gleichen T~tigkeiten zu einer relativen A1phavermehrung. Es wird angenommen, dab ein mittleres Alphaniveau fflr cerebrale Leistungen notwendig ist (LEGEWlE, SIMO~OVA, CREUTZF~LDT). - - Epileptiker zeigen bet Aufgabenstellung parallel zu der Ver~nderung der AlphahAufigkeit eine Ver~nderung der generalisierten pathoIogischen Hiriit~tigkeit entsprechend der Sehwierigkeit der Aufgaben, dagegen keine wesentliche Beeinflussung der fokalen pathologischen AktivitAt (SIMONOVA, SCHEICH). - - AuI klinischem Gebiet wurden besondere EEG-Kriterien fflr die Differentialdiagnose zwischen extra- und intracerebralen raumverdrAngenden Prozessen erarbeitet (SIMoNOVA, KREBS, LOCKING) u n d Kriterien ffir den I t i r n t o d festgelegt (LOcxING). - Klinische sowie elektroencephalographische Kennzeichen yon t r a u m a t i s c h e n wie vaskul~ren Mittelhirnsch~den wurden differenziert und m i t neuropathologischen Befunden korreliert (LOCKING, MAIER, PET]~RS, m i t GERSTENBRANI), Wien). - Vergnderungen des visuellen Reaktionspotentials bet Epileptikern lieBen sich q u a n t i t a t i v m i t EEG-Ver~nderungen korrelieren, doch fanden sich keine spezifischen VerAnderungen bet besonderen Untergruppen der Epilepsie (LOCKING, CREUTZFELDT). - - Es wurde ein Computer-Programm fflr die quantitative EEG-Analyse entwickelt (LEGEWlE, PROBST, P6PPEL).

Psychologie. Ein neuer Fragebogen b e s t i m m t den Grad der klinischen Depression. Vier neue Fragebogenfaktoren des Leistungsantriebs korrelieren positiv m i t ob~ ektiven Leistungstests verschiedener Art. Ft~nf neue Fragebogenfaktoren der RigiditEt korrelieren groBenteils negativ m i t Leistung. Zwei neue F a k t o r e n der,,f6rdernden" u n d ,,hemmenden" Angst korrelieren nicht bestAndig m i t Leistung (BRENGELMAN~, MITTELSTENSCHEID, StgDLMAYR, DE MUYNCK, REVENSTORFF, FlSCH), - Ein Projekt (15 Tests) zur Differenzierung zwischen 1. Normalen, 2. Hirngeschiidigten a n d 3. psychiatrischeii P a t i e n t e n ergab konstante Unterschiede zwisehen t und 2/3, abet n u t in seltenen FAllen zwischen 2 und 3 (COHEN, GOLDSMITH, ROSEFELDT, BAILO, HEGENSCHEIDT, HOPPE, BRENGELMANN). Signifikante Differenzen zwischen Normalen, Schizophrenen u n d HirngeschAdigten wurden m i t Mille yon Tests des GedAchtnisses, Lernens, der W a h r n e h m u n g und des Bewegungsausdruckes gefunden (GOLDSMITH, BRBNaELMA~N). - - U m f a n g reiche Untersuchungen fiber Pers6nliehkeit und Leistung (Intelligenz, Lernen, W a h r n e h m u n g , Entscheidungsverhalten, Bewegungsausdruck, Erziehungsniveau a n d beurteilte Lebensleistnng) ergaben viele voraussagbare u n d spezifisehe Ergebnisse (BRENGELMANN, REVENSTORFE, BAILO). - - Ein assoziativer Denktest differenzierte in stalistisch bedeutsamer Weise

~7. Jg., He/t 1~, 1970

Max-Planck-Gesellschaft ~968--1969

zwischen Normalen und Schizophrenen (REY). Mit Hilfe der Gr6i3enkonstanz wurden signifikante Differenzen zwischen Normalen, paranoiden und nicht-paranoiden Schizophrenen gefunden (MEYER-OSTERKAMP). Vorversuche h a b e n signifikante Korrelationen zwisehen Vigilanz und niedriger alphaFrequenz sowie zwischen hoher alpha-Frequenz und Rigiditiit ergeben (]3ECK~E-CARus). - - Neue experimentelle Therapien (Verhaltenstherapie) wurden mit gutem Erfolg, besonders auf Phobien und Autismus, angewandt (REY, REDLIN, ~-IEGENSCHEIDT). -- Interviews mit ehemaligen Emigranten ergaben zwei Formen des Eingliederungsverhaltens im Ausland: Akkulturation und Identifikation (REvENSTORFF). - - Es wurde ermittelt, dab die W a h r n e h m u n g der Blickzuwendung in dyadischen Situationen yon Blickrichtung, Bliekbewegung, Kopfhaltung, Kopfbewegung, Distanz zwischen den Personen und Pers6nlichkeitsfaktoren abh~ingig ist (v. CRANACH, I~ROGER, HOCKSTEDT, ELLGRING). Soziale P a r a m e t e r und bestimmte subjektive Faktoren beeinflussen die Lidschlagfrequenz bet Blickschwenkung in bedeutsamer Weise (v. CRANACH). Experimente zum Bewegungsverhalten zeigten, dab die den individuellen Differenzen zuschreibbare Varianz der motorischen VariabilitAt z.T. weitaus gr6Ber war als die der Situation (T~itigkeiten, K6rperpositionen und r~iumliche Beziehungen zwischen Partnern) (v. CRANACH, FREY).

Psychiatrie. Eine vergleichende Psychobiologie des Partnerschaftsverhaltens verschafft Einblick in die biologischen Grundlagen menschliehen Sozialverhaltens und seiner St6rungen. Der Zusammenhang yon Sozialverhalten, nicht-verbaler Informationsi~bertragung und Sprache wird im Hinblick auf seine cerebrale Repr~isentation untersucht. Ein bet Affen gefundenes subcorticales Vokalisationssystem wird als eine phylogenetisch vorgebildete Voraussetzung ifir die Entwicklung der menschlichen Sprache angesehen, iVlit Hilfe verhaltensbiologischer Befunde werden Hypothesen zur Entstehung endogener ]Psychosen formuliert. Die yon KONRAD LOREnz besehriebene Trieb-Dressurverschr~inkung wird als Voraussetzung ffir den Erfolg in der Verhaltenstherapie gekennzeichnet (PLOOG). -- Zur Vorbereitung automatischer Klassifikationsprozesse ill der psychiatrischen Diagnostik (sog. ComputerDiagnostik), die eine bessere Vergleichbarkeit kliniseher Diagnosen erm6glichen sollen, wurden typologische Modelle entwickelt (v. ZERSS~N). Sie schaffen die Voraussetzung ffir einell angemessenen ]Einsatz multivariater statistischer Verfahren auf komplexe Merkmalstrukturen (v. ZERSSEN, HANSER~). -- Fiir Verlaufsanalysen depressiver St6rungen wurden zwei Parallelformen ether Selbstbeurteilungs-Skala entwickelt, die hoeh miteinander korrelieren (0,97) und eine wiederholte Anwendung in kurzfristigen Abst~Lnden beim selben Patienten gestattet (v. ZERSSI~N, KOELLEI~ und IZ~Y). -- Objektivierende Fragebogenuntersuchungen erbrachten den l~achweis, daI3 es mindestens zwei voneinander unabh~ingige typologische IKonzepte der pr~imorbiden Pers6nlichkeit endogen Depressiver gibt, das konstitutionsbiologische nach E. KRETSCHMI~R und das ph~Lnomenologische nach TELLI~NBACH, wobei letzteres auf deskriptivem Niveau mit dem psychoanalytischen Konzept weitgehend iibereinstimmt. Es konnte durch Vergleiehsuntersuchungen an psychiatrischen Patienten und Kontrollflillen validiert werden, wiihrend das konstitutionsbiologische sich nicht stfitzen lieB (v. ZERSSEN, I4~OELLERund RE'z). Eigene biometrische Ansiitze auf dem Gebiet der konstitutionsbiologischen Pers6nlichkeitsforschung wurden a n h a n d yon Daten aus frtiheren Erhebungen (v. ZERSSEN u.a.) weiterverfolgt. Faktorenanalytisch liegen sich die komplexen K6rperbauvariationen innerhalb yon rassischen sowie alters- und geschlechtshomogenen I(ollektiven auf drei H a u p t k o m p o n e n ten zuri~ckffihren: t.) Allgemeine Skelettentwicklung, 2.) F e t t gewebsentwicklung, 3. k6rperbauliche Robustheit. Nur die dritte Komponente weist - - zumindest bet jungen Miinnern - signifikante Korrelationen m i t psychometrisch erfaBten Temperamentsmerkmalen auf. Diese lassen sich im Begriff der ,,psychischen Vitalit~it" zusammenfassen (v. ZERSSEN, z.T. m i t l ~ Y ) . - - Erhebungen fiber die ~irztliche Versorgung psychisch Kranker in Bayern - - unter besonderer t3erficksichtigung rehabilitativer MaBnahmen und Institutionen - - wurden weitgehend abgescMossen und ein Vergleich mit den (wenn auch spgrlicher dokumentierten) Verhiiltnissen in anderen Bundesliindern u n d einigen auBereuropAischen Staaten vorgenommen. Daraus ergeben sich weitgehende Konsequenzen ffir die sozialpsychiatrische GroBraumplanung (DILLII~G und v. ZERSSEN). - - Die Untersuchungen fiber die Dispositionsfaktoren des Alkoholdelirs wurden vertieft und fiber das sog. Abstinenzsyndrom bet Alkoholikern berichtet. Es beschr/inkt

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sich nicht nur auf die Alkoholabstinenz; vielmehr t r i t t es auch bet verschiedenen Belastungssituationen wAhrend des chronischen AlkoholmiBbrauchs auf (FEuERL~I~).

Kinderpsychiafrie. Polygraphisehe Untersuchungen i~ber polysynaptische l~eflexe beim BTeugeborenen in Abhiingigkeit vom Schlafstadium wiesen die H a b i t u a t i o n solcher Reflexe bet wiederholter Reizung naeh (MARTINIUS).- - I m R a h m e n der Werhaltenstherapie autistischer und schizophrener Kinder wurden verschiedene therapeutische Variablen, wie unmittelbare versus verz6gerte Belohnung, Gestenimitation als Voraussetzung ffir die S p r a c h a n b a h n u n g durch Lautimitation bet bisher stummen Kindern, Wirksamkeit sozialer Belohner, systematisch untersucht (GOTTWALD). - - Untersuchungen zur Phiinomenologie des Schwachsinns wurden fertiggestellt (NEuH;4USER und SCHULZE). - - Vergleichende Verhaltensbeobachtungen fiber Partnerbezug und Revierverhalten an auidstischen, retardierten und normalen Kindern wurden abgeschlossen (CAsT~LL). Neurologie. Vergleichende echoencephalographische und pneumencephalographische Untersuchungen wurden zur Messung der Weite des 3. Ventrikels vorgenommen. ]3eide Methoden sind vergleichbar und liefern zuverliissige Ergebnisse (FLIEGE, BACKMUND, FEUERLEIN). Durch echoencephalographische Untersuchungen wurde festgestellt, dab bet Alkoholikern regelm~LBig schon in jungen J a h r e n eine nachweisbare Erweiterung des 3. Ventrikels besteht (F~TJERLEIN, HEYSE).

Biometrie. Entwicklungsm6gliehkeiten und ad~iquate Anwendung mathematisch-statistischer Modelle wurden geprfift, grundsiitzliche GesiehLspunkte der Datenerfassung u n d Datenverarbeitung im R a h m e n der Planung yon Forschungsprojekten erarbeitet (HANsERT).

ForschungssteUe fiir Psychopathologie Psychotherapie Miinchen

und in der Max-Planck-GeseUschaft,

Letter: Prof. Dr. Dr. PAUL 1V~ATUSSEK. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~indig 7, nichtsti~ndig 7. - - V e r 6 f f e n t l i c h u n g e n s. J a h r b u c h M P G 1968 345; 1969 406. Ausgehend yon der Tatsache, daI3 die averbale I~ommunikation zwischen Therapeut und P a t i e n t bet der Psychotherapie yon Schizophrenen yon gr6Berer Bedeutung ist als bet Neurosen, wurdc der differente Interaktionsprozel3 folgender Geffihle mittels objektiver Einsch~itzung unabh~ingiger Beurteiler yon tonbandaufgenommenen therapeutischen Sitzungen untersucht. Geffihle des Therapeuten: t. Geffihl, daB es einem gut geht, 2. Geffihl, wlrksam zu sein, 3. Angst, 4. Depression, 5. Feindseligkeit. Gefiihle des Patienten: t. Gefghl, dal3 es einem gut geht, 2. Minderwertigkeitsgefi~hl, 3. Angst, 4. Mil3trauen, 5. Gespanntheit, 6. Depression, 7. Feindseligkeit, 8. Niihe zu den eigenen Geffihlen, 9. Geffihlsinkontinenzen. Die deutlichsten Befunde waren die hohe Korrelation zwischen Therapeut u n d P a t i e n t bei Angst ( r ~ 0 , 5 8 ) und das Ausbleiben einer Korrelation zwischen Therapeut und P a t i e n t bet Depression (r = 0,08). Untersuchung der Wirksamkeit station~rer, auf 4 Monate beschr~nkter Gruppenpsychotherapie. Dazu wurden Gruppen yon 7 P a t i e n t e n unterschiedlicher Krankheitsart (Schizophrene, Depressive, Zwangsneurotiker, Hysteriker) zusammengestellt, die Sitzungen mittels T o n b a n d aufgenommen und enfsprechende Kategorien gebildet. Folgende statistisch signifikante Besserungen krankheitsspezifischer Symptome waren nach Arztbeobachtung festzustellen: 1. Autismus (p < 0,0t), 2. Depressive Gehemmtheit (p < 0,01), 3. Zwangsgedanken (p < 0,05), 4. Sexuelle Gest6rtheit (p 0,01). Nach der Selbstbeurteilung der Patienten in dem t6 Pf-Fragebogen yon Cattell ergaben sich statistisch signifikante Pers6nlichkeitsver~Lnderungen: F a k t o r Q 4 (Gespanntheir) und F a k t o r I (Angst) n a h m e n ab. Als Beitrag zur Erforschung aggressiven gegenfiber pazifistischen Verhaltens als Bedingungen des Krieges bzw. dessen Verhinderullg wurden die Pers6nlichkeitsstrukturen yon 48 Vietnam-Freiwilligen u n d yon 30 amerikanischen Kriegsdienstverweigerern einander gegenfibergestellt. Die Untersuchung wurde in New York und bet den amerikanischen Streitkriiften in der Bundesrepublik Deutschland durchgefiihrt. Pro Vp liegt Material aus einem teilweise strukturierten Interview u n d t 7 Pers6nlichkeits- und Einstellungsfragebogen vor. Die Vietnam-Freiwilligen sind in ihren Einstel-

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Max-Planck- Gesellschaff t968--t969

lungen sehr signifikant rigider, dogmatischer, faschistischer, autorit~tr-ideologischer und politisch konservativer als die Kriegsdienstverweigerer. Sie entsprechen damit in wesentlichen Zfigen der ,,autorit~ren Pers6nlichkeit" nach ADORNO et al. Die MMPI-Werte beider Gruppen weichen in der H6he meistens nicht signifikant yon denen der amerikanischen Eichpopulation ab. Die Vietnam-Freiwilligen haben jedoch ein 9-4-Profil, d.h.: Obwohl die Werte nicht signifikant fiberh6ht sind, Iiegt das Profil ether krimineUen, anti-sozialen Pers6nlichkeit vor (,,Psychopathic Deviate"). Die unterschiedlichen Einstellungen und Verhaltensweisen bet Kriegsdiensffreiwilligen und -verweigerern lassen sich aus Erfahrungen und Pr~gungen in der eigenen Familie ableiten.

Max-Planck-Insfitut f~r R a d i o a s t r o n o m i e , B o n n Direktorenkollegium: Prof. Dr. OTTO HACHENBEEG (Gesch~ftsfahrender Direktor), Dr. PETER G. MEZGER, Dr. RICHARD WlELEBINSKI. - - Wissenschaftlieh A.rbeitende: st~indig t9, nichtst~kndig 5. - - VerSffenflichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 345; 1969, 406. Die Plane far einen Institutsneubau konnten abgeschlossen werden. Der Neubau mit 3200 m s Nutzfl~iche ist far etwa 100Mitarbeiter geplant und soil neben den Arbeitsr~iumen R~ume ft~r den Rechner, die Bibliothek, Labors, Werkst~tten und zwei Meine H6rs~le enthalten.

100 m-Spiegel (Effelsberg). Der Aufbau der Stahlkonstruktion des Teleskops konnte zagig durchgefahrt werden. I m P r a h jahr t969 wurde der Bock, im Sommer der Kipprahmen zur Aufnahme der Spiegelschale montiert. Die Segmente der Spiegelschalenkonstruktion konnten zu drei u fertiggestellt werden; sie wurden am Boden lackiert und mit Paneelen belegt. Der innere TeiI des Spiegets (36 m) und ein ~iuBeres Segment wurden bis Jahresende 1969 montiert. Die ThyristorSteuerung und -Antriebe far azimutale Drehung sind in Betrieb genommen. Das Teleskop kann damit zur Vereinfachung der Montage azimutal elektrisch bewegt werden. Messungen der Setzung des Pundamentes zeigten gute Resultale. Der Prozegrechner wurde im Dezember geliefert und vorerst far die Entwicklung yon Programmen in Betrieb genommen. Das MeShaus mit den Raumen far Teleskopkontrolle, ProzeBrechner, Empfiinger sowie Labors und Werks t a t t wurde im November 1969 teilweise bezogen.

2g m-Spiegel (Stockert). Der 25 m-Spiegel diente bis M~irz t969 far Radiometermessungen bet t I cm WellenEinge. AnschlieBend wurde er mit einem gekahlten parametrischen Verst~rker far 21 cm Wellenl~nge ausgerastet. Die Steuerelektronik far den Betrieb des Teleskops mit Rechner wurde komplettiert, und Rechenprogramme far die Teleskopsteuerung wurden in Programmierarbeiten durchgefahrt, Bet Vorgabe ~iquatorialer oder galaktischer Koordinaten ist eine einfach bedienbare Steuerung des Teleskops m6glich. Die Positionsgenauigkeit ist um einen F a k t o r 3 besser als bet dem urspranglichen Steuersystem (GIRNSTEIN). Technische Arbeiten. F a r den 100m-Spiegel in Effelsberg wurden bet der Firma AIL 3 kontaktgekahlte Vorverstgrker far 6 und t l cm bestellt. F a r die niedrigen Frequenzen (150 und 408 MHz) wurde je ein vollst~ndiges Empfangssystem bet Prof. CHRISTIANSEN, Sydney, gebaut. Das 25 KanaISpektrometer konnte bis Ende t969 fast vollst~ndig fertiggestellt werden. Probemessungen sind angelaufen. - - Ein zweistufiger ungekahlter parametrischer Verst~rker far OH-LinienMessungen wurde yon der Firma Micromega geliefert. Die Speiseantenne far dieses System far den 25m-Spiegel ist fertiggestellt, die Hohlleitertefle des Polarimeters sind noch in tier Fertigung. Fi~r die Beobaehtung yon Rekombinationslinien (H, He, C) und Radiospektrallinien einiger Molekale (OH, NI-Is, H~CO und H~O) wird tells eine extrem groBe Analysierbandbreite, tells ein extrem hohes Frequenzauil6sungsverm6gen gefordert. Autokorrelationsspektrometer sind wegen ihrer groBen Flexibilit~t und zeitlichen Konstanz far die Radiospektroskopie besonders gut geeignet. Eine Projektgruppe des Instituis b a u t am NRAO in Charlottesville, Va., parallel mit der dortigen Entwicklungsgruppe ein Autokorrelationspektrometer, das nach seiner Fertigstellung am t00m-Teleskop eingesetzt werden soll. Extragalaklische Radioquellen. Variable Radioquetlen (GRAHL, GREWlNG). Sechs Ms variabel vermutete Radioquellen wux-

Naturwlssenscha]ten

den 1968--1969 aberwacht. Zwei davon (3C 345 und P K S 1510-08) zeigten starke Intensit~itsvariationen im Betrachtungszeitraum, der Rest hatte schw~chere Ver~nderungen.

Oalaktische Radioastronomie Struktur unseres Milchstraflensystems Heliums. Die H t09cr

und

Verteilung des

( ~ - - 6 c m ) des n6rdlichen Himmels (NRAO-MIT Survey, REIFENSTEIN u.a.) und des sadlichen Himmels (NRAOCSIRO-MIT Survey, WILSON U. a,) ergaben Radialgeschwindigkeiten fiir abet 200 galaktische HII-Regionen. H II-Regionen und H I - G a s scheinen dieselbe r~iumliche Verteilung und Kinematik zu haben (MEZGER u.a.). HII-Regionen treten fast ausschlieBlich zwischen 4 und t 2 k p c Entfernung vom galakfischen Zentrum auf. Unier Verwendung kinematischer Enffernungen l~iB* sich die Verteilung der H II-Regionen n~herungsweise bestimmen, und die Spiralstruktur beginnt sich abzuzeichnen. Der sog. Orion-Arm, zu dem die Sonne geh6rt, ist wahrscheinlieh keiner dieser Spiralarme, sondern eine Art ,,Materie-Brfleke" zwisehen Perseusund Sagittarius-Arm. - - Ca. 30 % der Radioquellen des n6rdlichen Himmels und ca. 13 % der Radioquellen des sadlichen Himmels sind nicht-thermiseh (MILNE u.a., WILSON und ALTENHOFF). Diese scheinbare Differenz l~Bt sich als durch das untersehiedliehe Winkelaufl6sungsverm6gen der beiden Durchmusterungen bedingter Selektionseffekt erklgren (ALTENHOFF und WILSON). - - Die Beobachtung zweier benachbarter Rekombinationslinien des Wasserstoffs und Heliums erlauben eine direkte Bestimmung der relativen HAufigkeit N (He+)/ N ( H +) (PALMER u.a., C H U R C H W ~ L L und MEZGER). In guter l~bereinstimmung mit neueren optischen Messungen ergeben sich far sonnennahe HII-Regionen Werte yon ca. 8%, w~hrend der Anteil von zweifaeh ionisiertem Helium vernachl~ssigbar klein ist. Stern-Entstehung. Einige der als starke thermische Radioquellen beobachteten HII-Regionen scheinen sehr jnng zu sein. Beobaehtungen mit Winkelaufl6sungsverm6gen yon einigen Bogenminuten (ScHRAML und MEZGER) haben gezeigt, dab in jungen HII-Regionen das Verh~ltnis der Masse des ionisierten Wasserstoffs zur Masse der Sterne sehr klein iss d.h. dab der Wirkungsgrad der Sternentstehung zumindest im Zentrum der Untergruppen sehr hoch sein muB. -- Die Apertursynthese erlaubt, im Radiofrequenzbereich ein Winkelaufl6sungverm6gen zu erreichen, das sich dem optischer Teleskope n~hert. Mit dem NRAO 3-Element-Interferometer wurde bet der Wellenl~nge t l cm eine Reihe galaktischer H I I - R e g i o n e n synthetisiert. - - I n einem ersten Programm wurden die Quellen OrionA, W3, DR21, W49 und M l 7 yon W. J. WXBSTER (NRAO) und W. ALTENHOFF beobachtet. Sie zeigen Struktur und werden, mit Ausnahme yon DR21, mit dem Winkelaufl6sungsverm6gen yon 7 Bogensekunden in kleine Komponenten aufgel6st, die anscheinend starke Dichtekonzentrationen darsteilen. Physih der HII-Regionen. Unsere Vorstellungen haben sich dutch Beobachtungsergebnisse der letzten Jahre radikal ge~ndert. 1. Zumindest in jungen H I I - R e g i o n e n findet sich der wesentliche Tell des ionisierten Gases in Kondensationen hoher Dichte (N e _ t04cm-S). 2. Die anregenden Sterne junger HII-Regionen sind meist opfisch nicht sichtbar, da sie vermutlich in einen Staubkokon eingebettet sind. 3. Eingebettet in junge H I I - R e g i o n e n finden sich neutrale Kondensationen mit Dichten > 106 Atome cm -s, die z.T. Protosterne in sehr frahen Entwicklungsstadien darstellen. 4. Die Elektronentemperatur seheint sich innerhalb einer H I I - R e g i o n in ziernlich weiten Grenzen zu ~ndern. 5. Staub und Molekale finden sich in HII-Regionen in so hoher Konzentration, dab deren Entstehung als Nebenprodukt der Sternentstehung ernsflich in Betracht gezogen werden mul3. Neben der anomalen (nichtthermischen) Emission der OH- und H20-Radiospektrallinien finder man auBerdem die anomale Emission der Rekombinationslinien des Kohlenstoffs, die vermutlich aus den Grenzschichten H I -->H II kommt (CHURCHWELL und MEZGER).

Die spin-Temperatur des interstellaren neutralen Wassersto//s

(MEBOLD). Eine Neuinterpretation der von MI~LLER (1959) und yon CLARK (1965) gemessenen HI-AbsorptionssPektren zeigte, dab es sowohl l~egionen neutralen Wasserstoffs mit einer Spin-Temperatur yon einigen tausend ~ als auch Regionen mit weniger als 70 ~ gibt. Untersuchungen zur Enl/ernung yon Pulsaren (RO}tLl~S, MEBOLD, GREWING). Aus 2tcm-Messungen wurde die mittlere

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Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

Dichte des neutrMen Wasserstoffs abgesch~tzt, die dann zusammen m i t d e r Ionisationstheorie des interstellaren Mediums dutch superthermische kosmische Partikel eine Absch~tzung der Elektronendichte erlaubte.

Ionisationsgrad and Temperatur des interstellaren Mediums

(ROHLFS, MEBOLD, GREWlNG). Durch eine Umkehrung der Argumentation der vorigen Arbeit konnten weitgehend hypothesenfrei aus den Pulsarmessungen Informationen fiber den Ionisationsgrad der interstellaren Materie gewonnen werden. Es ergab sich ein erstaunlich hoher Ionisationsgrad (Ne/n H ~ 0 , 3 fflr lb]<9 ~ der damit fast zwangsweise zu einer relativ hohen mittleren Temperatur iflr das interstellare Medium ffihrt. Zweikomponenten-Modell tier interstellaren Materie (RoHL~S). Die Existenz yon zwei Arten des interstellaren H I - G a s e s der kalten dichten Wolkenkomplexe, die in Absorption vor starken Radioquellen beobachtet werden, und des heiBen, teilweise ionisierten Mediums zwischen den Wolken -- macht die Frage nach einer Erkl~irung ffir die beobachtete Maximaltemperatur der 21cm-Emission interessant. Eine Inspektion verSffentlichter 21cm-Durchmusterungen in der Ebene ergab, dab die Maximaltemperatur der Linienprofile eine eharakteristische periodische ~nderung mitder galaktisehen L~nge aufweist. Es konnte gezeigt werden, dab diese Variation ausschlieBlich auf die differentielle galaktische Rotation zuriickzufflhren ist und nieht mitder Spiralstruktur der Galaxis zusammenh~ngt. Die Theorie erlaubt es, aus den Messungen Schliisse auf die Zahlenwerte der ModelIparameter zu ziehen. Es ergaben sich folgende Werte: Kalte Wolkenkomplexe: Ts ~ 4-00 OK, n H 50 cm -a, T0 = 1,25, Durchmesser der Wolkenkomplexe 40 pc, mittlerer Abstand t,2 kpc, Medium zwischen den Wolken: Dichte nH = 0,3 c m -~, optisch diinn. Cygnus X (WENDKER),Die Auswertung der 2695 MHz-Kontinuumsdurchmusterung des Cygnus X-Gebietes mit dem NRAO 46m-Spiegel wurde beendet. Es konnten 78 Quellen sicher bestimmt werden, deren Intensit~t jedoch nur 44 % der gesarnten beobachteten FluBdichte betr~gt. Der Rest verteilt sich ant eine starke Hintergrundkomponente und auf schwache Quellen, die in diesem komplexen Gebiet nicht sicher abget r e n n t werden k6nnen. Die 78 Quellen warden - - soweit m6glich - - mit optisch sichtbaren Emissionsnebeln identifiziert. Ffir einige Punkte wurde mit Hilfe der Ha-Emission die visuelle Absorption X abgesch~Ltzt; sie betrggt bis zu 9 Gr6Benklassen. Ffir den N e b e l l C t M 8 a wurden an Hand vorliegender Kataloge frfiher Sterne zwei m6glicherweise anregende Sterne gefunden. Pulsar-Dumhmusterung (WIELEBINSKI). Mit dem Mills-Cross in Molonglo, AustrMien, wurde die systematische Durchmusterung der MilchstraBe nach Pulsaren fortgesetzt. Von den etwa 50 bekannten Objekten ist ungef~hr die H~lfte yon deln Molonglo-Team entdeckt worden. Da eine so relativ gIoBe Zahl yon Objekten mit einem Instrument and mit einer Methode entdeckt wurde, kann man die galaktische Verteilung dieser Objekte relativ gut bestimmen, ohne daB die noch unMaren Auswahleffekte dos Ergebnis zu stark verf~lschen. DuTch die Entwicklung eines ,,Dispersionskompensators" warde es m6glich, ouch Pulsare mit grol3em DispersionsmaB zu linden. Dadurch lieB sich zeigen, dab die VoHst~Lndigkeit der Durchmusterung nicht durch die Dispersion eingeschr~Lnkt wird (WIELEBINSKI, LARGE, VAUGHAN). Earle der galaktischen Kontinuumsstrahlung bei 150MHz (WIELEBINSKI, LANDECKER). Kontinuumsmessungen mit LANDECKER in Parkes ffihrten zu einer E a r l e der Verteilung der Kontinuumsstrahlung bei t50 MHz mit 2 o Keulenbreite. Durch Anpassung an eine ~hnliche Durchmusterung am nSrdlichen Hilnmel (BALDWIN und TURTLE) entstand ein Gesamtbild des Radiohimmels.

Messung des Spe/~tmlindex der galaktischen Kontinuumsslmhlung mit hohem Winkelau/16sungsvermOgen (WIELEmNSKI,

STANKEVICH, WILSON). Der Spektralindex wurde nach zwei Methoden gemessen. Die erste verwendet ~ihnliche Antennen, d.h. identisch gebaute, die im gleichen Gr6Benverh~Itnis zueinander stehen wie die verwendete Wellenl~nge. Bei einer Winkelaufl6sung yon 3,5 ~ konnten Spektrumsvariafionen im galaktischen Hintergrund eindeutig nachgewiesen werden. Solare Radioastronomie Untersuchung der solaren Mikrowellenbursts

(FORST). Die Strahlung der Mikrowellenbursts, die zeitlich mit Typ IVMeterbursts korreliert sind, wird durch Synchrotronstrahlung

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gedeutet in der Weise, dab die energiereichen Etektronen dutch Beschleunigung mit Hilfe yon Alfven-Wellen erzeugt werden. Es wird gezeigt, dab durch zus~tzliches Auftreten yon StoBwellen eine quasithermische Quelle entsteht, die einen Mikrowellenburst erzeugt, der zeitlich mit einem Typ IIMeterburst korreliert ist.

Synchrotron- and Cyctotronstrahlung im Zusammenha~g mit sol~ren Mikrowellenbursts (HIRTH). Einige auffallende Merkmale solarer Mikrowellenbursts kOnnen gut erkEirt werden, wenn man den Synchrotron- bzw. CyclotronprozeB als wesentlich beteiligten Strahlungsmechanismus zugrundelegt. Es wurde eine Beziehung zwischen der Abtdingzeit yon Strahlungsausbrfichen und der im solaren Plasma vorhandenen Magnetfeldst~rke abgeleitet.

Die langsam veriinderliche Strahlungskomponente der Sonne bei 17 GHz (WASSENBERG).Neben den ,,Pencil Beam"-Beobachtungen der Sonnenseheibe bei 35 GHz (10 m-Teleskop) wurden Messungen des totalen Strahlungsflusses der Sonne und der zirkularen Polarisation bei 17 GHz vorgenommen. Der Verlauf des Intensit~ts- und Polarisationsspektrums der integralen S-Komponente oberhalb t0 GHz konnte bestimmt werden. Es zeigte sich, dab ira Wellenl~ngenbereich yon 2 cln bis 8 m m der Obergang zum fiachen Spektrum thermiseher Bremsstrahlung einer optisch diinnen QueHe stattfindet. Es konnten Angaben fiber die St~xke der Magnetfelder in Aktivitiitsgebieten, fiber die Energieverteilung nichtthermischer Elektronen sowie fiber die bei thermischer Emission auftretenden Temperaturen des solaren Plasmas gewonnen werden.

VLF-Atmospherics-

Analysator (EARTH). Vom 1.2. bis 15. 5-1969 wurde eine Synchronmessung mit 4 S t a t i o n e n durchgeffihrt. Zu den drei in der Bundesrepublik und West-Berlin instalherten Stationen wurde eine weitere, die auf dem Forschungsschiff Meteor mitgeffihzt wurde, Ms Testempf~nger fiir vornehmlich siidamerikanische und mitten afrikanische Gewitterherde eingesetzt. Nach diesem MeBvorhaben wurde die Station Stockert auf eine Dauermessung der Gruppenlaufzeitdifferenz und des Amplitudenverh~ltnisses der spektralen Gruppen yon Atmospherics im unteren VLF-Bereich geschaltet, um die Solar-Flares-Effekte ffir diesen Frequenzbereich zu untersuchen. Quasi-monochromatische Strahlungs[elder (THIEL). Die Mbglichkeiten zur Darstellung der partiellen Polarisation sowie deren Transformation in den Instrumenten wurden entwickelt. Die allgemeine Strahlungstransformation l~Bt sich mathematisch in einige wenige charakteristische Transformationen zerlegen. Diese warden physikalisch interpretiert and diskutiert.

Max-Planck-Institut Wiirzburg

ffir S i l i k a t f o r s c h u n g ,

Direktor: Prof. Dr.-Ing. ADOLF DIETZEL. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 5 . - Ver5ifentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 407; 1969, 407.

Untersuehungen iiber Transportvorgiinge. Die Selbstdiffusion yon Natriumionen in Kieselglas wurde an Glasproben verschiedener Herstellungsbedingungen und Reinheit mit 28Na nach der Tracermethode bestimmt. Ein aus SiCI~ im KnaHgasgebNise hergestelltes Glas z.B. halle einen u m 4 GrGBenordnungen kleineren Diffusionskoeffizienten D als ein aus Telnero Naturquarz hergestelltes G1as. Die geringen Gehalte an Fremdstoffen (Na +, OH-, CI- usw.) wirken sich mal3geblich aus. Weiterhin konnte auch eine Beweglichkeit yon Ca- und Al-lonen in Kieselglas nachgewiesen werden. Auch Quarz wurde untersucht: D IIc ergab die h6chsten Werte. Eine andere, grunds~tzliche Frage war, wie groB die Selbstdiffusionskonstante des Hauptanions 0 2- ist. Diese wurde nach einem neuen massenspektrometrischen Verfahren an zwei Bleigl~sern gemessen; dazu wurde das Eindringen yon 180 (als P b O eingeffihrt) aus d e m 180]160-Verh~iltnis in abgeschlifienen Sehichten verfolgt. In den verwendeten Gl~sern wandert der Sauerstoff vorwiegend atomar. Zu einer friiher schon untersuchten sehr rasch kristallisierenden Schmelze der Zusammensetzung Na20.2CaO-3SiO z wurden zus~tzlich jeweils Meine Mengen eines der drei Bestandteile zugesetzt und die Geffigeausbildung bezfiglich Kristallitgr6Benverteilung und Pozenbildung verfolgt. Alle KristallitgrSBenverteilungen sind logarithmische

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Max-Planck- GeseUschaft 1968--1969

Normalverteilungen. Die beim Tempern aus den Kristallen auswandernden Leerstellen fiihrten zur Porenbildung; nur clas extrem langsam diffundierende SiO$ zeigte diese Erscheinung nieht. Die Elementarvorg~nge der Grenzfl~chenkonvektion wurden an einer gr6Beren Zahl yon I~ombinationen anorganischer und organischer Modellfliassigkeiten grunds~tzlich behandelt, die Vorg~tnge in eine Systematik gebracht und die verschiedensten ]~inflfisse auf solehe Konvektionsvorg~nge diskutiert. Daraus ergab sich die Erkl~rung ftir Erosionen an Modellsubstanzen (Salz- und Naphthalinstficke in Wasser bzw. organisehen Flfissigkeiten und deren L6sungen) und die praktisch sehr st6renden Erosionen an feuerfesten Steinen dutch Sehmelzen sowie Metalltropfen.

Glasforschung. I m Zusammenhang mit der physikalischen und chemischen L6slichkeit yon Gasen in Glassehmelzen wurde die Kinetik der Reaktion yon Siliciumnitrid in Glasschmelzen untersucht. Diese verlguft in einer Reihe von Teilschritten; die ersten ffihren zum Einbau des Stickstofis als Nitrid, die sp~teren zur Bildung flfichtiger AlkMinitride. Vom S t a n d p u n k t der Glasstruktur ans interessierte vor ahem der Einbau yon A1~+, Tia+, Nb 5+ und Fe ~+ bzw. Fe s+. Vergleichende E:ernresonanzmessungen an A1 in verschiedenen kristallinen Verbindungen und Gl~sern zeigten, dab die g o ordinationen [A10~] und [A10~] Extremf/ille, nicht aber die Regel sind; meist liegen verzerrte Zwischenzust~inde vor. Bet Ti ~+ wurde in Rb~O- und CszO-TiO~-GEisern nach physikalischen Verfahren neben [TiO~]- auch [TiOs]- und [TiO~]Koordinationen beobachtet. I n Cs-Niobatgl~isern liegt Nb nur in 6er Koordination vor. Bei eisenoxid-haltigen Glgsern wurde mit ttilfe des M6ssbauer-Effektes nicht nur das Verh~ltnis Fe2+/Fe3+ bestimmt, sondern mit abnehmendem Alkaligehalt der Ubergang yon [FenlO~] in [Femo~] verfolgt. ~ n d e rungen yon Lage und Profil der R6ntgenemissionslinien yon Sauerstofi in Oxiden und Gl~sern wurden gemessen; sie gehen parallel zu den Paulingschen Elektronegativit~ten der Kationen. Eine Studie belaBte sich mit den Ver~nderungen yon Ultramikrotomschnitten yon (Ag-)Fotochrom- und Kupferrubingl~sern im Eiektronenstrahl des Elektronennlikroskops. Keramische Fors~hung. Wi~Brige Ton-(Kaolin-)Suspensionen zeigen fiblicherweise strukturviscoses Fliegverhalten mit Binghamscher FlieBgrenze. Bei mechanischer Schwingungsbeanspruchung folgt thixotroper Zusammenbruch, der bis zu Newtonschem FlieBverhalten und dutch Zugabe yon Elektrolyten zu dflantem Fliel3verhaiten ffihrt. Zahlreiche Parameter (Konzentration, Korngr6Ben, Frequenz, Schergeschwindigkeit, Elektrolyt) wurden berficksichtigt. In einer anderen Arbeit wurde flleoretisch und experimentell gezeigt, dab sich die Wechselwirkung zwischen suspendierten Teilchen und Elektrolyt oder Suspensionsmittel an der Phasengrenzfl~che fliissig-iest elektrooptisch erfassen lagt. Die Wechselwirkung beeinfluBt das Auftreten yon Ein- und Aasschwingvorg~ngen der Gleich- und Wechsellichtkomponenten der Doppelbrechung. Sie ffihrt zu elektrolytspezifischen Amplituden, zu feldstArke- a n d elektrolytabh~ngigen Phasenverschiebungen der Weehsellichtkomponente und zum Auftreten einer Wechsellichtkomponente der Frequenz des angelegten Feldes neben der doppelten und vierfachen Frequenz auf Grund der gleichzeitig wirkenden permanenten und induzierten elektrischen Momente der Suspensionsteilchen. Die Effekte gestatten Schlfisse auf den Mechanismus der Wechselwirkung an der Phasengrenze. Experimenteli wurden diese Effekte an einer Kaolinsuspension nachgewiesen und diskutiert. Es besteht die M6glichkeit, mit solchen Suspensionen Niederspannungs-Kerrzellen zu bauen. - - Die Arbeiten fiber Vorg~nge beim Kristallisieren, Sintern und HeiBpressen wurden fortgesetzt. An Vanadiumcarbid, an ZrN und TaC wurden r6ntgenographisch die Spannungen ermittelt, die bei der Pulverherstellung dureh Mahlen bzw. beim Verpressen in den IZristalliten entstehen, ferner wurde die Versetzungsdichte gesch~tzt und deren Abbau beim Tempern verfolgt. Die gen a n n t e n Hartstoffe zeigten ein Verhalten, wie es yon stark verformten Metallen bekannt ist. Wegen der Bedeutung der Oberfl~chen- und Versetzungsenergie yon Pulvern ffir deren Reaktionsf~higkeit wurden die beiden ]~nergien an ZrN und 2r ermittelt. Wird Zr nitriert, so entsteht ZrN mit hoher Versetzungsdichte und Gitterspannung, his der t(ristall zerf~llt; danaeh flberwiegt die OberfI~ehenenergie. Bei der Herstellung yon MgO aus MgCO, entstehen nahezu spannungsfreie Kristalle, deren Oberfl~chenenergie die dominierende Gr61~e ist. Bei Druckbehandlung steigt die Gitterspannung um so weniger, je kleiner die Kristallite sind. Sind die

Naturwissenscha#en

I~2ristallite im Ausgangspulver sehr klein, so wachsen sie unter Druck bei Raumtemperatur bis zu einem (materialabh/~ngigen) Grenzwert. Bei relativ grobk6rnigem Pulver k o m m t man auch bei hohen Drflcken i. allg. nur bis etwa 60% der theoretisehen Diehte, oberhalb 700 bis 1000 ~ bis nahe an t00%. Dabei t r i t t meist parasitfixes Kristallwachstum auf. Die Bildung yon NiF%O~, ZnAI204 und MgA120~ wird schon durch m~13igen Druck wesentlich beschleunigt. Der in der Literatur genannte hohe Schmelzpunkt you BaaP 2 konnte nicht best~tigt werden.

Mehrsto/fsysteme. Wie vorherzusehen, h a t der Benitoit, BaO. TiO 2- 3 SiO~, keinen kongruenten Schmelzpunkt. Zur KI~rung wurden das entspr. Dreistoffsystem untersucht und drei terniire Verbindungen festgestellt. Bet Untersuchungen fiber Bleiverbindungen mit Apatitstruktur war die Synthese des entspr. Pbs(PO~)3J nicht gelungen; jetzt wurde die Verbindung Pbs(PO4)~J mit Eulytin-Struktur gefunden.

Emailforschung. Bet Email-Einbrenntemperaturen ist Co wirksamstes Haftelement; bet der Direktemaillierung wird aber eine Vorbehandlung mit Ni-Salzl6sung bet 80 ~ vorgenommen. Diese Verschiedenheit wurde aufgekl~xt: bet hohen Temperaturen wird das edlere Ni teilweise dutch Fe 2+ im Email ausgefi~ltt, Co dagegen nut dutch metallisches Fe. Bet niedrigen Temperaturen dagegen geht eine (stromlose) Vernickelung rasch vonstatten, nicht dagegen eine Verkobaltung. Bet der DirektemaiHierung spielt aber auch das im Stahlblech vorhandene I(upfer, das sich beim Beizen an der Oberfl~che anreichert, ffir das Haften eine wichtige Rolle.

Meflver]ahren. Schmelzpunkte wurden durch Beobachtung des Einsinkbeginns eines Pt-Stabes z.B. an GeO 2 bestimmt. Der Schmelzpunkt yon AI~Oa in Luft wurde im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit gemessen. Zur Messung des ,,Glanzes" ist es zweckmi~t]ig, die Streuindikatrix hinsichtlieh der Anteile an Spiegelung, an Trfibung und an Mattigkeit auszuwerten, was selbst bet einer etwas welligen Oberfl~che m6glich ist. Bet Auslaugungsversuchen yon Gl~sern, Glasuren oder :Emails ergab sich ein wesentlicher Fortsehritt dutch p H - K o n s t a n z der Auslaugeflfissigkeit (Zugabe yon HC1).

Max-Planck-Institut fiir Spektroskopie, GSttingen Direktor: Prof. Dr. ALBERT WELLER, --Wissenschaftlieh Arbeitende: st~ndig: 1 t, nichtst~ndig: 11. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 349; 1969, 408. Die intramolekulare Schwingungsumwandlung bet Molekfilen init angeregten Elektronenzust~nden wurde an D~Lmpfen des Benzols, Hexadeuterobenzols, Toluols, Xylols und Naphtha-

fin (bei Drucken yon 0,1--100Torr sowie mit Fremdgaszusatz) untersucht. Es hat sich gezeigt, dab strahlungslose Desaktivierungsprozesse (insbes. die Singulett-TriplettInterkombination) yon Gr6f3e und Verteilung der (fiberschfissigen) Schwingungsenergie abh~ngen (STOCKBURGER, IZEMPER). - - Die bet ElektronenstoB in der Gasphase auftretenden Emissionsspektren wurden z.T. mit sehr hoher Auf15sung gemessen an: NHa, Nail t, NO, NO~, NIO, HtO, DIO, CH,OH, Benzol, Anilin, Diphenylamin. Abh~ngig yon tier Energie der stoBenden Elektronen konnten dabei die Zelffallsprozesse der primer angeregten (kleineren) Molekfile wie auch die Anregungswahrscheinlichkeiten der aromatischen Molekfile untersucht und mit den bet der Gtimmentladung erhaltenen Ergebnissen verglichen werden (BUBERT). - - I4inetik und Mechanismus der Elektron-13bertragung im angeregten Zustand wurden fluoreszenz- (REHM) und blitzlichtspektroskopisch (GRELLMANN, WATKINS) all vielen organischen ElektronDonor-Akzeptor-Systemen untersucht. Der Mechanismus ffir

die in polaren L6sungsmitteln (Acetonitril) nachgewiesene Bildung der Radikalionen (adiabatischer Elektron-~bergang unter Intermedi~irbildung des (solvatisierten) Radikalionenpaares) wurde durch den gefundenen einiachen Zusammenhang zwischen Geschwindigkeitskonstante und umgesetzter freier Energie bestiitigt. Die aufgrund dieser Relation vorausgesagte ]~lektron-]3bertragung im Triplett-Zustand konnte nachgewiesen werden. Andererseits wax es m6glich, besonders starke Abweichungen yon dieser Relation, die z.B. stets dann auftraten, wenn der Elektrondonor zugleich eine S~,ure und der -akzeptor eine Base war, Ms auf einem ver~nderten Mechanismus (H-Atom-Ubertragung) beruhend zu deuten.

57. Jg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellsehaft 1968--t969

In polaren L6sungsmitteln (Hexan), wo bet denselben DonorAkzeptor-Systemeil allstelle yon Radikalioileil emissionsfNlige Hefero-Excimere (angeregte charge-transfer-Komplexe) gebildet werdell, konnten mehrfach deren Bildungsgleichgewichte (im angeregten Zustalld) in AbhAngigkeit yon Druek (POLLMANN) uild Temperatur (REHM, KNIBBE) studiert und so A V-, AG-, AH- u i l d / I S - W e r t e ermittelt werden, die wichtige Rficksehlfisse auf Bindungszustand und IZonfiguration dieser Komplexe erlaubeil. Die Ergebnisse gestatten eine auf dell Oxidations- Ilnd Redukiionspoteiltialen der Komponeilten beruhende Klassifizierung der angeregtell 5Iolekfilkomplexe, die schliet31ich zu einer umfasseilden quantentheoretischell Behandluilg ffihrte (BEENS), in der vor allem auf den Einflul3 der L6suilgsmittelpolaritg• (im Zusammellhang mit Struktur und Dipolmomeilt der angeregten Komplexe) sowie auf die Frage der Singulett-Triplett-Aufspaltung bet charge-transferKomplexeil eingegangell wird. Le• koilnte z.T. aus spektraleil Daten (Fluoreszenz und Phosphoreszenz), z.T. aus der Temperaturabh~iilgigkeit der (E-Typ) verz6gerten Emission der IKomplexe ermittelt werden (STAERK). Bet der dutch Rhodamin-B sensibilisierten Photoleitfiihigkeit yon Anthracell-Einkristallen konnte durch gleichzeitige Messuilg roll Photostromspektrum, Fluoreszenzanregungsspektrilm Ilnd Emissionsspektrum gezeigt werden, dab durch Triplett-Energiefibertragung yore angeregten Farbstoff auf den Kfistall dort Triple~t-Exzitollen entstehen, deren Annihilation zu verz6gerter Fluoreszellz und dereil Oberfl~tcheilreaktioil zur Ladungstrggerinjektioll ffihren kanil (NICKEl., STAEXX). Die an zaMreichell Derivateil des Salizylaldehyds, an substituierteil Salizylaldoximen sowie einer groBen Zahl orthosubsfituierter Schiffscher Basen durchgeffihrten photochemischeil Untersuchuilgen haben zur Auffinduilg einer Reihe photochemiseher Ringschlul3reaktionen geffihrt, deren MechaIlismus zum Teil aufgekl~trt werdeil konnte (TAuER). - - I m Falle der photochemischeil N-Methylearbazol-Bildullg konnte mit Hilfe der Blitzlichtphotolyse der fiber den Triplettzustaild des N-Methyldiphenylamins uild N-2CiethyIdihydrocarbazol verlaufende Meehanismus aufgeMiirt und die Geschwiildigkeitskoilstante (ulld Aktivierullgsenergie) jedes Eillzelschritts gemessen werdell (GRELLM~.NN, F6RSTER). - Dureh Messung der Lumineszenzspektreil in Abh~ngigkeit yon der Anregungsintensitgt Ilnd dutch die kinefische Analyse yon Blitzliehtspektrogrammen konllte bet Tris-p-carbomethoxyphenylamiil zwiseheil + 2 5 und --120 ~ der auf diffusionsbesfimmte Triplett-Triplett-Annihilation zilrfickgeffihrte Meehanismus der verz6gerten Fluoreszenz best~itigt werdeil (GRELLMANN). - - Bet der Photolyse entgaster Benzol16sungen wurde die Bildung laugkettiger (CI~), stark unges~ttigter Kohlenwasserstoffe nachgewiesen, die als Folgeprodukte des primar gebildeten Hexatrienyl-Biradikals anzusehen sind (GRELLMANN, I~t3HNLE). Es wurde eine Methode en~wickelt, die es ges~attet, infolge eirtheitlicher Ausrichtung der spontan geordneteil mikroskopischen Bereiche nematiseher Fli2ssigkeiten durch elektrische Felder makroskopische Proben orientierter Flfissigkeiten herzustellen. Da sich gel6ste Molekfile in den fifissigen Kristallen ausrichten, konnten optische Experimente an Molekfilen ausgeffihrt uild die Polarisationsrichtungeil ihrer Elektronenfiberg~nge bestimmt werdeil. Die Polarisafion der Fluoreszenz- und Phosphoreszeilzemission yon Aromateil und Molekfilkomplexen lieB sich so ermitteln (SAcK~IANN, R~H~). Dutch Abkfihlen gelailg es, den orientiertell nematischen Zustand einzufrierell. Aus den Elektroilen-Spin-ResoilanzSpektreil der angeregten Triplettzustgnde voil Aromaten und typisehell Elektroii-Donor-Akzeptor-Komplexen konllte Information fiber ihre Orientierung ill fltissigen Kristalleil gewonilen werdeil (SAcI
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M a x - P 1 a n c k - I n s t i t u t ffir S t r S m u n g s f o r s c h u n g ,

G6tfingen Direktor (bis 3t. f0. t968): Prof. Dr. WALTER TOLLMIEN (gest. am 25. t 1. 1968). - - Komm. Gesch~iftsffihrenderDirektor (ab t. 1t. t968): Prof. Dr. ERNST-AUGUST ~VI~ILLER. Direktoren am Illstitut (ab 1. 1. t969): Priv.-Doz. Dr. HANS PavLY, Priv.-Doz. Dr. JA~r PETER TOENNI~S. - - Abteilullgsletter am Institut: Prof. Dr. GEORG VOGELP0m.. - - Weitere Wissenschaftliche Mitglieder: Prof. Dr. ERNST KLEINSCnMIDT, -

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Dr. HANS REICHARDT. Ausw~irtige ~r Mitglieder: Prof. Dr. JM
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SCH~FER, Clausthal. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~tndig 32, nichtstgildig 36, darunter 4 ausl~tndische G~ste. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 350; 1969, 409. In Fortsetzung frfiherer Arbeiten wurde die Beein]lussung yon SchalI beim Durchgang durch Str6mullgen untersueht. Dazu wilrdell die Phasenspektren yon Ultraschallwelleil nach Durchgang dutch die Nachl~ufe luftumstr6mter Profile aufgenommen. Daraus tassen sich gewisse Str6mungsparamefer berechileil. So wurde die Zirkulation im Nachlauf yon Rulldst~ben in Abhgngigkeit yon der Entfernung yore Stab, der Anstr6mgeschwindigkeit und der Stabdicke bestimmt. Die Untersuchung tilrbulenter Str6mungen m i t t e n Sehall nnd dessell Streilullg all Turbulenz wurde auch bet Wasserstr6mullgell weitergeffihrt. - - Die Beeinflussung yon Str6mungen dumb Sahall warde am Beispiel der Diffusioilsilamme (Bunsenbreniler-Flamme) studiert. Mitten Schalleinstrahlung dureh die Gaszuleituilg kann die Wirbelbildung am Flammenhalter gesteuert werdeil. Da diese Wirbelbildullg ffir die Vermischung yon Gas uild Luftsauerstoff wesentlich ist, wird damit der Verbrennilngsvorgailg beeinfluBt (insbes. Flammenform und Verbrennilngsger~usehe). Experimente zur Schwinguilgsanregilng wasserdurchstr6mter Rohre ergaben, dab bet einigen Materialien, besonders Messing, durch das Absetzen der im Wasser gel6sten Luft an den W~indeil eine verh~iltilism~il3ig starke Schwiilgungsanregilng ailftritt. Die entstehenden Ger/iusche sind denen der Str6mungskavitation ~ihnlich. - - I m Hinblick auf die Anwendilng bet der Messilng von Wanddrueksehwankuilgen in turbulen~en Un• wurden die Freqilenzcharakteristiken sehr kleiner Hohlraumresonatoreil untersucht. Durch Reibungseffekte im Resonatorrailm und -baN fallen Frequenz und Kreisgfite llach Uberschreiten eines Maximums mit kleiner werdelldell Abmessungen wieder ab. - - Die Berechilung des Einflusses partiell elastischer KanalwAilde auf eiile zeitabh~tilgige Kanalstr6mullg wurde abgeschiossen. Ms eillfaehes Modell dazu wurde das Windkesselproblem stildiert. Die M6glichkeit, die Bewegung der Wand uilter der Voraussetzuilg tdeiner Dicke angellfi/lert zil bereehllen, li~Bt sich zu einer Methode der Herleitilllg der allgemeinen Platten- ulld Sehalengleichungen sowie zur Berechnung der Impedanz dfiilner Schichten ausbailell. - - Rechlluilgen fiber den EinfluB der Arterioleilkoiltraktion auf den Blutdruck wurden erg~nzt. - Zur Beobachtullg ulld Registrieruilg der Bewegung weicher Kanalw~nde wilrde ein optisches Verfahren entwickelt. Es handelt sich dabei um eill spezielles Schliereilverfahrell, das zwei voneinailder unabh~ngige Komponenten der Wandbewegung anzeigt. Im Zilsammenhang damit wurde eiil Laserstrahlverfahren zur statischell ulld dynamisehen Koiltrolle der Oberfliiche bewegter K6rper erprobt. All einer Gerinnestrgmung (Wasser) mit extrem geringen Geschwindigkeiteil (kleiner als I era/s) konnten Bach Beseitigullg aller St6rquellen statioil~re Geschwindigkeitsprofile beobaehiet werdell, die das gesetzm~il3ige Ailftreten voil Schubspannungen in der Oberfl~ehe erkennen lasseil. - - Es wurde eine I)rehwaage entwickelt, mit der sehr kleine SehubkrMte an ether l~ingsailgestr6mten Wand gemessen werden k6nnen. Es handelt sich um ein Zeigerinstrument, dessen Ausschlag der wirksamen Wandsehubspannung proportional ist. - - Durch Ausschaltilllg yon Rand- und Eckenst6rungen konnte die laminate Form der ebenen Poiseuille-Str6mung bis zu weft h6heren Reynolds-Zahlen als bet frfiheren Experimenteil aufrechterhalten werden. Die MeBergebnisse stehen in gutem Einklang mit neueren Rechnungen ffir die absolute Stabilit~tsgrenze gegenfiber einer St6rungsbewegung endlicher AmpHtude. Ein Energiesatz, gfiltig ffir die Schallausbreitung in stationer str6menden Gasen, wurde abgeleitet. Der gewonnene Ausdruck ifir den Energiestrom wurde an der Schallausbreitung in einer Scherstr6milng studiert. - - Die Schallerzeilgung durch wirbel-

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behaftete Str6mungen, die im Unendlichen ruhen, wurde fflr ein Ideines Verhgltnis einer geeigneten charakteristischen L~Lnge des Str6mungsfeldes zur Wellenlinge des erzeugten Schalls untersucht. Es wurden Str6mungen auch um bewegte K6rper verinderlicher Gestalt behandelt. Dieses Problem - - ein singulires Str6mungsproblem, wenn man obiges Lingenverhi~ltnis als StSrungsparameter benutzt - - wurde zun~chst mit der Methode der ,,Matched Asymptotic Expansions" gel6st. Resulfate, die des Fernfeld des abgestrahlten Schalls und den {3bergangsbereich yon StrSmungs- zu Schallfeld beschreiben, wurden angegeben. Alternativ wurde eine Infegralgleichung f fir die Dichte abgeleitet. Sie gilt ffir kompressible Str6mungen aueh bet Hochgeschwindigkeit und bet Anwesenheit yon Verdichtungsst613en und ffir ein beliebiges Verhiltnis der oben genannten Lingen. Als spezieller Fall wurde die Schallerzeugung beim Frontalzusammenstol3 zweier Wirbelpaare mit der Methode der ,,Matched Asymptotic Expansions" untersucht. - - Es wurden LSsungen ffir die Ubersehallumstr6mung schlanker ebener und rotationssymmetrischer K6rper in einem homogenen Medium bestimmt, die die Str6mungsgr61aen und die SfoBfl~tchen im gesamten Sfr6mungsbereich asymptotisch beschreiben. In hinreichender Entfernung yore umstr6mten K6rper sind diese L6sungen asymptotisch identisch mit den yon WITHAM mittels der Withamschen Hypothese ermittelfen L6sungen. Ferner wurden die Einflfisse ether geschichteten Atmosphgre auf die Ausbreitung des lYberschallknalles mittels der Strahlr6hrenmefhode untersucht und mit bekannten Result a t e n verglichen. - - Ein Rechenmaschinenprogramm gestattet es, die Kurven konsfanter (bewertefer) mittlerer Schallintensit i t zu berechnen, welche yon stafisfisch im Raum sich bewegenden Schallquellen mif gegebener Richtcharakteristik und gegebenem Spektrum auf einer ebenen F l i c h e erzeugt werden. Des Programm wurde auf die Flugliirmprognose angewandt. Ein yon G. Y. I~I]~UWLAND nach dem Verfahren yon CHERRY und LIGHTHILL berechnetes ebenes transsonisches Pro/il wurde auf Existenz des in der L6sung enthaltenen stol3freien fJberschallbereiches experimenfell untersucht. Die Versuche deuten darauf hin, dal3 die Str6mung realisierbar sein wird, wenn sich die bislang beobachtete AblSsung der laminaren Grenzsehicht vermeiden lgBt. - - Die Untersuchung der Druckschwankungen in einem transsonischen Freistrahl n i t Hllfe des DifferentialInterferometers lieferte eine Abh~ngigkeit dieser St6rungen yore Feuchfigkeitsgehalt der Luftstr6mung. Es zeigfe sich, dal3 die bet getrockneter Luft vorhandenen Schall- und StoBwellen im Kern des transsonischen Freistrahles mit waehsender Luftfeuchte bet sonst gleiehen Bedingungen stark abnehmen. - Das Verhalten yon instationiren Verdichfungsst613en in ether stationiren transsonischen Grundstr6mung wurde fheoretisch untersucht. In Anlehnung an frfihere Untersuchungen fiber den Mechanismus des instation~ren Verhaltens yon transsonischea Str6mungen, die einen in Unterschallstr6mung eingebetteten fYberschallbereich aufweisen, konnte ein instation~res Verhalten yon fSberschalldfisenstr6mungen vorhergesagt und experimentell b e s t i t i g t werden. Eine Ngherungsrechnung ergab, dab die Form eines Freistrahls durch Relaxationseffekte in gleichem MaB beeinfluSt werden kann wie durch einen am Dfisenende noeh nicht ausgeglichenen Druck. Des Rechenverfahren ist auch zur Behandlung der Wechselwirkung mehrerer Relaxationsvorggnge geeignet. Durch qualitative Diskussion der Schwingungsrelaxation wurde nachgewiesen, dal3 die Realgaseffekte des Hyperschall/lugs grundMitzlich nicht im Windkanal simuliert werden k6nnen. Fiir die linearisierfe Boltzmann-Gleichung der ldnetischen Gastheorie wurde ein Variationsprinzip angegeben. Das Variationsverfahren gestattet die Behandlung von Randwertproblemen ffir beliebige, intermolekulare Krgfte. Die Diffusion einiger Gasgemische dutch eine Kapillare wurde ffir den ganzen {3bergangsbereich yon kleinen zu gro2en KnudsenZahlen experimentell untersuchf. - - Aus der Molekfil-Verteilungsfunktion wurden ifir versehiedene Anordnungen die str6mungsmechanischen FeldgrSBen im Grenzfall unendlicher freier WeglAnge berechnet. Ffir die Blendenstr6mung ins Vakuum wurde die Verfellung der Massendichte und der Massenstromdichte aueh bet grol3er endlicher freier WegIAnge untersucht (Willis Iteration, B K G Modell). Ffir meteorologische Untersuchungen wurden Programme zur Berechnung des ageostrophischen Windes, der horizontalen Divergenz, der verfikalen Rotation, der Vertikalgesehwindigkeit und etwa vorhandener W~rmequellen aufgestellt. Als Eingabedaten dienen ]Radiosondenmessungen yon Wind, Druck und Temperatur. Untersucht wurde eine ?Reihe yon Antizyldonen fiber Nordamerika und dabei ein umfangreiches Material

Naturwissenschaflen

zu den Problemen des atmosphgrischen W~Lrme- und Impulsaustausches gewonnen. - - Ffir mehrere subtropische Jetstreams wurde an H a n d der Bewegungsgleichungen die r~umliche Verteilung der stromparallelen und der stromsenkrechten Komponente einer ,,Reibungskraft" ermittelt, die vermuflich auf einem kleinrAumigen Austausch beruhf und wesentlich zur Bildung der Jetstreams beitr~tgt. Die Vermischungsvorgiinge koaxialer Str6mungen in einem Mischrohr wurden experimentell untersucht. Analysen der turbulenten Mischungsvorginge zeigen eine Zunahme der turbulenten Schmidt-Zahlen gegenfiber freien Sfrahlen. Dabei h a t der Frequenzgang gewisser skalarer Gr6Ben bet h6heren Strouhal-Zahlen die yon Freistrahlen bekannte Form. - - Die Messungen yon Stofffibergangszahlen an ebenen Platten, die senkrecht yon einem aus einer einzelnen Schlitzdtise kommenden Luftsfrahl getroffen werden, wurden auf Schlitzdfisenfelder erweitert. Ffir die Sehlifzdfisenfelder ergaben sich geringere W i r m e - und Stofffibergangszahlen als ffir die einzelne Schlitzdfise, deren Obergangszahlen gegenfiber den Werten der Runddfisen schon einen Abfall gezeigt hatten. - Untersuchungen yon Witrme- und Stofffibergangszahlen zwischen gasdurchstr6mten Schflttungen und darin eingebefteten, quer angestr6mten Rohren konnfen in einer Gleichung zusammengefaBt werden, die nunmehr die Vorausberechnung derartiger Probleme erlaubt. Die Ermitflung yon Wiirme- und Stofffibergangszahlen zwischen sfrSmender L u i t und der W a n d von Rohren, die mit FfillkSrpern angefflllt sind, erlaubte es, die liar Kugeln als Ffillk6rper bestehende Theorie auf Zylinder und Raschig-Ringe auszudehnen. Lamina.re Reibungs-, Temperatur- und Diffusionsgrenzschichten lassen sich ngherungsweise analytisch bereehnen, wenn man die Grenzschichtgleichungen in geeigneter Weise integriert und zur explizierten Ausrechnung der so erhalfenen Integralbeziehungen das Geschwindigkeitsprofil durch eine abgebrochene Taylor-Entwieldung approximiert. Am Beispiel der Plattengrenzschicht bet paralleler and vertikaler Anstr6mung mit und ohne Absaugen bzw. Ausblasen yon Fremdgasen wurde gezeigf, dab die so berechneten Wandschubspannungen, W~rmeiibergangszahlen und Stolfiibergangszahlen nnr u m wenige Prozent yon den numeriseh berechneten exakten Werten abweichen.

Molekularstrahlphysik Bet der experimentellen Untersuchung elastischer AtomAtom-Sf6Be wurde die Geschwindigkeitsaufl6sung dutch die Verwendung hochauflSsender Selekforen f~r die Projektteilchert und die Benutzung yon Targetstrahlen, die dutch gasdynamische Str6mung aus ether Dfise erzeugt werden, wesentlich verbessert (Aufl6sung in der Relafivgeschwindigkeit besser als 2%). Hierdureh konnte auch bet Systemen mit tiefem Potentialminimum die gesamte Interferenzstruktur im differenfiellen Streuquerschnitt aufgel6sf werden. Mit der Anordnung wurden die Stol3partner Na-Hg, K-Hg und Cs-Hg untersucht. Diese Partner wurden einmal wegen ihrer grol3en Potenfialtopftiefe gew~hlt, zum anderen wegen des empfindlichen Nachweises der Alkaliatome dutch Oberflichenionisation. - - Zur Bestimmung des zwischenatomaren Potentials aus diesen Streumessungen wurde ira Rahmen der halbMassischen Nitherung ein Inversionsverfahren entwickelt, welches nach Prtifung mitfels eines Modellpotentials und quantenmechanischer Bereehnungen differentieller Streuquerschnitte zur direkten Konstruktion des Weehselwirkungspotentials der oben genannten Sfol3paare benutzt wurde. Gegenflber der Auswertung tier Messungen mit 6- his 7-parametrigen Modellpotentialen ergibt sich eine erhebliche Einsparung an !Reehenzeit. - - Zur Erg~nzung der bet thermischen Energien durchgefflhrten Streumessungen wurde ffir die Systeme Li-Hg, 1Na-Hg, K-Hg, Cs-Hg, Na-Cs und Li-Cs die GeschwindigkeitsabhAngigkeit des tofalen Sfreuquerschnittes im Energiebereich zwischen einigen eV und einigen 1000 eV gemessen. Der schnelle Atomstrahl wird durch Umladen eines Ionensfrahles erzeugt. In allen F~llen konnte die Glorienstrukiur in der Gesehwindigkeitsabh~ngigkeit des totalen Streuquersehnitfes aufgel6st werden, so dab aus den Messungen sowohl die Tiefe als auch der Gleichgewichfsabstand des Potentials bestimmt werden konnten. Im Falle der AlkaliAlkali-Streuung war es m6glich, sowotfl Aussagen fiber des Potential des Triplettzustandes als anch fiber das Potential des Singulettzustandes zu erhalten. Fflr den Singuletfzustand wurde unter zus~tzlicher Benufzung spekfroskopischer Daten das Weehselwirkungspotential vollst~ndig konstruiert.

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Bei der Diskussion der Felflerquellen solcher Messungen wurde mit Hflfe numerischer Berechnungen nach der Partialwellenmethode der Einflul3 der endlichen Winkelaufl6sung auf das ~el3ergebnis untersucht. Neben der bekannten Modifikation des allgemeinen Verlaufs der Geschwindigkeitsabh~ngigkeit des totalen Streuquerschnittes kann auch eine Verschiebung der Glorienstruktur auitreten. Ffir die Auswertung yon Mel3daten wurden Korrekturformein abgeleitet. Mit Hilfe einer weiteren Apparatur, die mit einem universellen ]~lektronenstol3detektor ausgerfistet ist, wurde die GeschwindigkeitsabhAngigkeit des totalen Stol3querschnittes ffir die Streuung yon He-, H2-, Dz- und HD-Molekularstralflen an einer Reihe yon Molekfilen (N2, O2, NO, CO, CO2, CH 4, D 2, HD) gemessen. Stets finder man eine ausgeprdgte Gtorienslruktur, die Auskunft fiber das zwischenmolekulare Potential gibt. In einigen Fallen l~13t sich eine Diimpfung der Glorienamplitude beobachten, die dureh die Asymmetrie des Potentials erkl~Lrt werden kann. - - Zusammen mit der Molekularstrahlgruppe von Prof. SCOLES an der Univ. Genua wurde die He-He-Streuung mit grol3er Aufl6sung in der Relativgeschwindigkeit untersucht. Den wesentliehen Beitrag zu dieser Aufl6sung bringt die Tatsaehe, dab das Targetgas auf 2 ~ gekfihlt wird. Die He-He-Messungen der Geschwindigkeitsabh~ngigkeit des totalen Streuquersehnittes zeigen den durch die Bose-Statistik bewirkten Effekt von ,,Glorien h6herer Ordnung", der bier erstmals beobachtet wurde. - Zur Fortsetzung analoger Experimente mit Wasserstof[-Atomstrahlen wurde eine Atomstrahlquelle, in der der atomare Wasserstoff durch die Dissoziation in einer Hochfrequenzentladung erzeugt wird, entwickelt und die Geschwindigkeitsverteilung im Atomstrahl gemessen. Der Vorteil dieser Quelle gegentiber der thermischen Dissoziation des Wasserstoffes ist ein ~r dessen Geschwindigkeitsverteilung einer Temperatur yon etwa 200 ~ in der Quelle entspricht. - - Die Anregung von Sehwingungen im H2-Molekfil dutch den StoB yon freien Molekfilen mit Li-Ionen wurde mit einer Laufzeitrnethode untersucht. Durch eine Priizisionsmessung des Energieverlustes der im Schwerpunktsystem rfickw~irts gestreuten Ionen gelang es, Schwingungsfibergiinge veto Grundzustand aus in h6here Zust~Lnde bis zur Schwingungsquantenzahl ~ t = 9 aufzul6sen. Eine zus~itzliche Rotationsanregung ist auf Grund der Stol3kinematik unwahrscheinlieh. Die gemessene Energieabhiingigkeit der L~bergangswahrscheinliehkeiten (v = 0 -+ v = v') ffir v' = 1 bis 3 stimmte mit der naeh einer quantenmechanischen Theorie berechneten gut fiberein. Durch die Messung der Verteilung der Reaktionsw~irme auf die inneren Freiheitsgrade des Systems wurde erstmalig die StoBdynamik fiir die bisher in Molekularstrahlexperimenten am hiiufigsten untersuchte l~eaktion I~ + Br 2 -+ KBr + Br festgelegt. Die Verteilung der bei der t~eaktion freiwerdenden Energie auf die RotationszustAnde des KBr-Molekfils wurde mit einem elektrischen Vierpolfeld bestimmt. Die gleiehzeitige Messung der kinetisehen Energie des Reaktionsproduktes gestattet eine ]3erechnung der Verteilung der ~berschuBenergie auf die VibrafionszustAnde. Die elastische Streuung yon H~ an He liefert Aussagen fiber ein Wechselwirkungspotential, das mit einem ab $nitio quantenmeehaniseh berechneten Potential verglichen wird. I m Geschwindigkeitsbereieh zwisehen 2000 und 20000 m/s (6 eV) spiegelt der totale Streuquerschnitt den abstol3enden Teil dieses Potentials wieder. Da im Gegensatz zu den elastischen Prozessen die Berechnung inelastiseher Stol3prozesse immer noch einen aul~erordentlich grol3en Aufwand an ~echenzeit erfordert, wurde ein Niiherungsverfahren entwickelt, das sich zur Berechnung des inelastisehen Wirkungsquerschnitts ffir die ~Rotationsanregung eignet. Mit Hilfe der distorted-wave-N~herung konnte ein analytiseher Ausdruck ftir die Qbergangswahrseheinlichkeit gewonnen werden, dessen Giiltigkeit an Hand exakter ~echnungen geprfift wurde. Es zeigte sich, dab die Niiherungsreehnung den inelastischen Querschnitt aueh noch im Bereich mittlerer Energien (yon 5 his 50 meW) gut beschreibt, ffir Energien also, ffir die bisher noeh kein Niiherungsverfahren bekannt war. AJs Modell wurde das System He-H2 berechnet, wobei als Weehselwirkungspotential ein anisotropes Lennard-Jones-Potenfial angenolnmen wurde. Abteilung R e i b u n g s f o r s c h u n g Leiter: Prof. Dr.-Ing. GEORG VOG~ELPOHL. Wissenschaftlieh Arbeitende: stiindig 8. AuslAndisehe G~ste: 2. Um den Einflul~ der W~rmeentwicldung und der damit verbundenen Viskositatsanderung des Schmiermittels auf die -

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Verhiiltnisse in einem Lager abschi~tzen zu k6nnen, wurde die S#6mung in einem tfeilspalt zwischen einem ebenen unendlich breiten Gleitschuh und einer relativ dazu bewegten Ebene untersucht. Zun~ichst wurde yon der Ver~nderlichkeit von Temperatur und ViskositAt quer zur Schicht abgesehen und mit mittleren Werten gerechnet. Ffir das dann eindimensionale Problem bleibt die Reynoldssche Gleichung gtiltig. Die simultane L6sung dieser Gleichung und der ]Energiegleiehung gelingt nach der Methode yon Runge-Kutta. Danu wurde die Annahme einer quer zur Tragsehicht konstanten Temperatur und ViskositAt fallengelassen. Bei dem nun zweidimensionalen Problem mul3 man yon den NavierStokes'schen Gleiehungen, der Kontinuit~ts- und der Energiegleiehung ausgehen. Die L6sung dieses Gleichungssystems geschah mit einem Differenzenverfahren. Wegen der Nichtlinearit~Lt waren beim Fortschreiten der Rechnung yon Netzlinie zu Netzlinie jewefls mehrere Iterationen erforderlich. Bei beiden Verfahren wurden die Temperatur- und die Druckverteilung bestimmt und aus ihnen dutch Integrationen Tragfiihigkeit, Reibungskraft, Druckrnittelpunkt, Durchflul3menge, die seitlich abfliel3ende W~ixme und die konvektiv abgeftihrte W~Lrme ermittelt. Die Rechnungen ergaben, dab sich die Temperaturund Viskosit~tswerte quer zur Schicht stark iindern, w~hrend yon der Ver~nderlichkeit des Druckes quer zur Schicht abgesehen werden kann. Nur im adiabatischen Fall erhglt man nfit beiden 2r ungef~hr die gleiehen TragfXhigkeiten, w~hrend sich die tibfigen Gr613en st~Lrker unterscheiden. Analog wurden auch die Verhgltnisse in der rotationssymmetrischen Str6mung durch eine Kapillare untersueht. Wie Experimente zeigen, betr~gt die Temperaturerh6hung der wirklichen ]3erfihrungsfliiche beim ziigigen Durchtahren des Misehreibungsgebietes nut wenige Grad Celsius. Das wird auch dureh eine Formel best~tigt, die aus theoretisehen t3berlegungen abgeleitet werden konnte. Bei Tragfdihigkeitsuntersuehungen yon Lagern mit Lau/spiegeln am Analogrechner zeigte sich, dab in~il3iger Versehleil3 und elastische Deformation zu einer Verbreiterung der Druckverteilung und damit zu etwas h6herer Tragf~Lhigkeit ffihren. Weitere Untersuchungen, bei denen die geringste Tragspaltdicke als Parameter verwandt wurde, ergaben, dal3 bei grol3en Laufspiegeldurehlnessern die Tragkraft erhalten bleibt. Sie zeigten aber, dab Laufspiegel nfit einem der Wel]e entsprechenden Durchmesser und Umfangswinkeln fiber t00 ~ keine grol3e Tragf~higkeit mehr besitzen. Bei Experimenten mit ktinstlich erzeugten Laufspiegeln yon kritischen Abmessungen trat jedoch wider Erwarten keine Tragf~higkeitsabnahme ein. Wie kapazitive Messungen der Spaltform ergaben, werden zu enge Laufspiegel durch elastische Deformation so vergndert, dab sie tragfiihig bleiben. Entgegen der theoretischen Voraussage, dab Lager mit parallelen Gleitfldchen keine hydrodynamische Tragf~higkeit b e sitzen, h a t sieh herausgestellt, dab sie sogar mittlere Fl~ehendrfieke yon 85 kp/cm 2 im Dauerbetrieb aufnehmen k6nnen. Es wurden daher an Lagerringen, wie sie im Siebel-KehlGer~t Anwendung finden, und an l~ingen mit davon abweichenden Nutenanordnungen das thermische, das Reibungsund das Verschleil3verhalten bei verschiedenen Werkstoffpaarungen in Abh~tngigkeit yon Gleitgeschwindigkeit und Belastung errnittelt. Es zeigte sich, dab Tragf~ihigkeit und Reibung durch die Nutenzahl beeinflul3t werden. Unter bestimmten Betriebsbedingungen treten in Gleiflagern

[nslabilitiiten auf. Daher wurden zur Untersuehung des Sehwingungsverhaltens einer mit einer Unwucht behafteten Welle in einem vollumsehliel3enden Lager im Bereich des ,,Halbfrequenzwirbels" umfangreiehe Messungen der Verlagerung des Wellenzentrums, der Druekverteilung und des Durchflusses in Abh~ngigkeit v o n d e r statischen und der dynamischen Belastung durchgeffihrt. Es zeigte sieh, dab der Bahndurehmesser des Wellenzentrums im ,,Halbfrequenzgebiet" ein Maximum besitzt, das mit steigender statischer Belastung kleiner wird. Die Messungen des Oldurchflusses best~ttigen den Einflu/3 der Exzentrizitiit und des Zuffihrungsdruckes auf den Durehsatz. Weitere Lageruntersuchungen batten das Ziel, dureh geeignete Stabilisierungs- bzw. DRmpfungsmal3nahmen zu einer Steigerung der Rotordrehzahl bis an die ZerreiBgrenze zu gelangen. An einem hochtourigen luftgelagerten Asynchronmotor mit einem Rotor yon 20 m m ~ konnten Drehzahlen bis zu n = 168000 U/min erzielt werden, wobei es gelang, die erste Eigenkrifische der Welle zu durchfabxen. Bei einer gr6~3eren Masehine (D = 50 ram) kam man bisher bis zu n = 99 000 U/Inin.

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Eine Untersuchung der Aniahrmomente an 6l- und /ettversorgten Gleitlagern ffihrte zu dem Ergebnis, dab einige Fettsorten sehr hohe Anfahrreibung mit IReibungszahlen bis / ~ 0,5 und andere sehr ldeine mit / ~ 0,1 aufwiesen. 01lager h a t t e n etwa / ~ 0 , 2 . Die hohe Anfahrreibung f~llt jedoch in Sekundenbruchteilen auf s o kleine Werte ab, dab keine Sch~digung der Lauffl~chen eintritt. Nach dem Stillsetzen steigt das A n f a h r m o m e n t im Laufe der Zeit bis zu einem Maximum an. MaBgebend ffir die Geschwindigkeit des Anstiegs ist neben der Belastung auch die F e t t konsistenz, also auch die Lagertemperatur. Ein betriebswarmes Lager (bet v ~ 60 ~ erreicht das Maximum nach rund ein bis zwei Minuten. Das kalte Lager ( ~ 20 ~ ben6tigt hierzu zehn Minuten bis zu einer Stunde bet einer Belastung yon ~ 20 kp/cm 2. Kleinere Belastungen ben6tigen l~ingere Zeiten, und umgekehrt geht es bet gr6fleren schneller. ~ltager erreichen das Maximum je nach der Olviskosit~it nach I bis t0 rain. Graphit, Molybd~nsulfid sowie EP-Zus~tze verringern die Anfahrreibung u m 10 bis 30 %. t % Graphit oder MoS2 genfigt vollkommen; mehr m a c h t sich im Laufbetrieb unangenehm bemerkbar. Einige Fette m i t hohen EP-Zus~Ltzen verursaehten im Lauibetrieb sogar Lagerfressen. Ffir eine vollstlindige Untersuchung des im I n s t i t u t entwickelten, aus kreis/~rmigen Gle#sehuhen bestehenden ~xiaLGleitlagers muBten eine Reihe yon MeBeinrichtungen in den vorh a n d e n e n Axiallager-Prfifstand eingebaut werden. So wurde eine hydrostatische Lagerung des die Gleitschuhe tragenden Ringes erforderlich, u m Reibungsmessungen durchffihren zu k6nnen. Zur Messung der Tragfilmdicke wurden mehrere B a u a r t e n kapazitiver Abstandsgeber entwickelt u n d in Schaltungen untersucht. Auch f fir die Messung der Temperaturverteilung war eine Neuentwicklung yon druckbest~ndigen Temperaturffihlern, die die Tragspaltgeometrie nicht st6ren, notwendig. Dagegen werden zur Messung der Druckverteilung handelst~btiche piezoelektrische Druckaufnehmer verwendet. Die Druck- u n d Abstandsgeber befinden sich in der umlauIenden Spurscheibe. Nach E r p r o b u n g u n d I
Naturwissenscha]ten

studiert, die die Rechnungen befriedigend bestAtigten. Ferner begann eine Untersnchungsreihe fiber die Einflgsse der Zus~tze u n d der l=Yovenienz der Getriebe6]e auI den Auibau eines tragfAhigen 01films zwischen den Zahnflanken. Bet Zahnradgetrieben m i t AuBenverzahnungen wurde der Einflug yon Profilverschiebung untersucht. Hierzu wurden auf dem erw~hnten Verspannungspriifstand an Zahnr~idern Verlustleistungen, Spaltdieken und Temperaturen in Abh~ngigkeit yon Drehzahl und Belastung gemessen. Als Schmiermittel dienten 0le. Ein Yergleieh der Ergebnisse mit Festigkeitsu n d Wirkungsgradrechnungen (Digitalreehner) ergab gute ~ b e r e i n s t i m m u n g zwischen Theorie und Versuch.

f'tir Tierzucht and Tiererniihrung, Mariensee/Trenthorst Max-Planck-Institut

Direktor: Prof. Dr. MAx VV'ITT. - - Auswi~rtiges Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. FRI~DI~ICH S~IDEL, Marburg. - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 17, nichtst~ndig 14, davon 10 ausl~ndische G i ~ s t e . - Ver6ffentliehungen s. Jahrb u c h M P G 1968, 353; 1969, 4t4. Aus Unterlagen fiber 2200 L a k t a t i o n e n yon sehwarzbunten Kfihen m i t t~glicher E r m i t t l u n g der Milchmenge n n d des Fettgehaltes wurde der EinfluB systematisch wirkender Faktoren auf den Laktationskurvenverlauf festgestellt. W~hrend der ersten drei Laktationen bewirkte besonders die Laktat i o n s n u m m e r ein Ansteigen der Gesamtleistung. Mit zunehmendem Erstkalbealter stieg die Milch- und Fettmengenleistung der F~irsen. Dutch eine V e r l ~ g e r u n g der Zwischenkalbezeit liel3 sich die Leistung der folgenden Laktation nur in begrenztem Umfang steigern. Die vorhergehende Trockenzeit h a t nur geringen EinflnB auf die Varianz der Milchmengenleistung. Bet der Korrektur yon Leistungsdaten im R a h m e n der Zuchtwertschiitzung sollten das Kalbealter, der Kalbemonat und der Beginn der erneuten Tr&chtigkeit als EinfluBgr6Ben berficksichtigt werden (M. WITT, D. FLOCK, U. E. PFLEIDERER). Bet der Kreuzungszueht des Rindes ist ffirdie Entwicldung der Muskulatur, die fast ausschliefilich genetisch b e s t i m m t ist, der K b r p e r b a u t y p tier Ausgangsrassen entscheidend. So h a t t e n die mannlichen I
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nieht m6glieh, die Niilchleistung der Tiere durch Nghrstofffiberversorgung w~hrend der gesamnten Laktationsdauer wesentiich zu erh6hen (F. HU~tL W. v. SCH~ITZBAR). In Fortsetzung der Studien am Kuhe~ter wurden genetische und ph~notypische Paxameter yon Melkbarkeitseigensehaften an Nachkommeligruppen des schwarzbunten, rotbuliten nnd Angler Rindes untersucht. Dabei ergab sich, dab die empfohlene Methode zur ]9urchffihrung yon Melkbarkeitsprfifungen geeignete Unterlagen ffir eine erfolgreiche Selektion lie~ert. Aus weiteren Untersuchungeli geht hervor, daf3 zwischen dem Ausmal3 des physiologischen Euter6dems und dem Milchleistungsverm6gen der Kiihe keine Beziehungen bestehen. Versuche, aus den Ma~3en des Euters Rfickschlfisse auf dessen innere Struktur zu zieheli, verliefen erfolgreich, wie eine histologische l~berprfifulig des Drfisenparenchyms ergab. Daraus wurde die These abgeleitet, dab die ailgemein als ,,fleischig" oder ,,drfisig" bezeichneten Euter sich weniger in ihrem Anteil an Bindegewebe, sondern vor aUem in der groben bzw. feinen Struktur ihres Drfisenparenchyms unterscheiden (U. ANDREAE, F. PANDZA, D. FLOCK, R. TESCHNER). Bei t 09 Schwarzbuntkfihen wurde der Einflul3 der Wartezeit auf die Zusammensetzulig des ersten und zweiten Gemelkes nach dem Abkalben untersucht. Die Untersehiede in der Gemelksgr613e waren unabh~ngig yon der Lgnge der Wartezeit. Dagegen traten besonders im Albumin- und Globulingehalt der Milch lineare Verringeruligen im t. und 2. Gemelk in Abh~Lngigkeit yon der L~nge der Wartezeit auf (M. WITT, B. SENYr, W. RAPPEN). Die Verffirterung von Harnstoff an laktierende Kfihe ver~nderte den Gehalt an C~sein ulid Nichtproteinsticksto~f, die Serumproteine blieben IInbeeilifluBt. Dutch gaschromatographlsche Untersuchungen wurden bei Kfihen und Ziegen die Ver~nderungen im Fetts~urespektrum des Milchfettes von I(olostralmilch und reifer Milch ermittelt. Es bestanden betr~chtliche Unterschiede, die durch Umweltfaktoren verursacht waren. In der Kolostralmilch war bei Kfihen und Ziegen der Anteil all unges~ttigten Fetts~uren niedriger (B. SENFT, W. RAPPEN). Bei Schweinen wurde der Umfang der Muskelbildung an Tieren aus der Herdbuch- und Landeszucht geprfift. Bei einem Lebendgewicht yon t30 kg war das Dickenwachstum des langen Rfickenmuskels weitgehend abgeschlossen. Von diesem Gewicht ab vermindert sieh galiz allgemein der Zuwachs an Muskelmenge. Die Herdbuchtiere hatten in den wertvollen Teilstficken mehr Fleisch und weniger F e t t je Schlachthii/fte ausgebildet als die Tiere aus der Landeszucht. Bei Schweinen hat die Kastration m~nnlicher Tiere ebenfalls eine wesentliche Verringerung im Umfang der Muskelbildung zur Folge (M. WITT, J. SCHR~)DER, D. FLOCK, ]3. LOHSE). Mit HilIe einer im Institut konstruierten automatischen Ffitterungsanlage zur kignsttichen A ufzucht yon FerkeM wurden neugeborene Tiere mutterfrei aufgezogen. Dabei erhielten die Ferkel Rinderkolostralmilch, mit der sie IIicht IIur heterolog immunisiert, sondern auch erfolgreich aufgezogen werden konnten (]3. SXNFT). Bei Sahafen wurde ein breit angelegter Kreuzungsversuch mit drei Rassen durchgeffihrt, die sich im K6rperbautyp, in Art ulid Umfang der ]3emuskelung sowie Fruehtb~rkeit erheblich unterschieden. Aus den Untersuchungeli ist bereits ersichtlich, dab sieh dutch tfreuzungszucht die Fruchtbarkeit in der Fi-Generation bedeutend schneller steigern l~13t, als durch Selektioli innerhalb der Rassen. Die Fleischleistung der ersten Rtickkreuzungsgeneration mit der Fleisehrasse ist in den Leistungen dieser gleichwertig (E. t{ALLWEIT). Die ern~Lhrungsphysiologischen Experimente zur Verwertung yon Nicht-Protein-Sti6ksto]] (NPN) bei Wiederk~Luern wurden fortgesetzt. In einer aus Stroh und Kraftfutter bestehenden Ration f fir wachsende miinnliche Rinder wurden etwa 60 % des Gesamt-Stickstoffs gegen Harnstoff ausgetauscht. Dabei wurden Ver~nderungeli in der Ammoniak-Konzentration im Pansensaft und im Blutplasma beobachtet, die Rfickschtfisse auf die Stickstoff-Verwertung aus Harnstoff im Vergleieh zu normalem pflanzlichen EiweiI3 zulassen. Im Hinblick auf mikrobielle Umwandluligsm6glichkeiten des freigesetzten Ammoniaks in biologisch hochwertiges Bak~ erwies sich eine Verabreichung yon N P N in mehrereli kleineren Dosen als wesentlich wirkungsvoller. Daraus ergeben sieh ffitterungstechnische Konsequenzen ffir NPN-Verbindnngen (E. FARRIES, J. ZGAJNAR). An ausgewachsene Hammel wurde eine halbsynthetische Ration mit t00 % N P N in Form yon Harnstoff verabreicht. Es wurde zungchst der Einflul3 des Phosphors auf die qualitative Synthese yon Bakterieneiweil3 im Vergleich zu einer Ration mit normalem pflanzliehen ]~iwei~3

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geprfift. Trotz sehr unterschiedlichen Niveaus des P-Spiegels im Blutplasma war das Aminos~ure-Spektrum im Pansensaft in allen Versuchen gle~ch. Das bedeutet, dab der Wiederk~uer aus ausschliel3lich NPN alle essentiellen AS und nichtessentiellen AS synthetisieren kann. Die l~-Retention wurde als MaI3 ffir die quantitative Syntheseleistung betrachtet. Phosphorgaben lind Art der Stickstoffversorgung k6nnen also die N-Retention beeinflussen (E. FARRIES, I. KRASNODEBSKX). Mit einer neuen ]3estimmungsmethode ffir Lignin wurden Verdaulichkeitsversuche mit frischem Gras und Heu durchgeffihrt. Es ergab sich, daI3 die Beeinfltissung der Verdauliehkeit yon Pflanzeninhaltsstoffen bei unterschiedlichem Rohfasergehalt im wesentlichen durch das Lignin bedingt ist. Da Lignin nahezu unverdaulich ist, wird es damit zu einem wertbestimmenden Bestandteil eines Futtermirtels (E. FARRIES, A. REGIUS). I n Untersuchungen zur FleischqualitZit wurde ermittelt, dal3 die Farbhelligkeit des Fleisches ein wichtiges Biriterium ist. Zuverlgssige Mel3werte erhglt mall allerdings erst 24 h post mortem. Auch das Rigormeter gibt dann zuverl~ssige Angaben fiber die Struktur des Fleisches (E. KALLWEIT, ]3. LOHSE). Die Zusammenh~nge zwischen Strel~anf~lligkeit und qualitativen Eigelischaften wurden durch strM3abh~Lngige Parameter weiter aufgekl~rt. Die Relation zwischeli dem Isoenzym 1 : Isoenzym 5 der LDH zeigte in deutlicher Weise StrelBanf/illigkeit an. Bei I~limastrel3 wurden im Blut niedrigere Werte im Basenfiberschul3, part. CO~-Druck und im Gesamt-CO2 nachgewiesen; wurdeli die Tiere zusiitzlich zum Klimastrel3 noch getrieben, dann gingen die Werte noch welter zurfick, verbundeli mit einem starken Abfall im Blut-pH. Das Fleisch aller unmittelbar nach der Belastung geschlachteten Tiere wies eine sehr helle, unerwfilischte Farbe mit loser Struktur und herabgesetztem Safthalteverm6gen auf (E. KALLWEIT, S. HASE). Dutch eine simultane 42K- und 24Na-Verdfinnungsanalyse an 44 Bullen wurde der austausehbare Na- und I(-Gehalt gemessen und nach der Schlachtulig mit den verschiedenen morphologisch und chemisch bestimmten IKfrperbestandteilen korreliert. Es ergab sich ein enger Zusammenhang zwischen der Muskelmenge oder dem Wassergehalt und den austauschbaren Kalium- nnd Natriummengen (r = 0,9), so dab sich diese K6rperbestandteile am lebenden Rind dutch die VerdfinnungsanMyse fiber eilie Regressionsgleichung in guter N~/aerung ermitteln lassen (A. PFAIL M. SALEM). Zum ]~isens• wurden beim Schwein Untersuchungen mit ~gFe durchgeffihrt. Au~erdem wurden ffir Retentionsuntersuchungen des Eisens aus der nattirlichen Nab_rung des Menschen (Zusammenarbeit mit Physiol.-Chem. Inst. Univ. Hamburg) in vivo-Markierungen von eBbaren KSrperbestandteilen des Schweines mit 5SFe studiert (A. PFAIZ, H. C. Ha~INRICH). Mit der Abteflung Urologie der Minerva wurde die Arbeit fiber Malignolipin sowie eine Untersuchung fiber fluoreszierende Verbindungeli fortgesetzt. Auf dem Gebiet der Fortpflanzungsbiologie konnten die experimentellen Arbeiten zur Geschlechtsregulierung durch finanzielle Unterstfitzung seitens der D F G intensiviert werden. In 2 weiteren Versuchsjahren zeigte sich, dab nach Besamungen mit getrennten Spermien mehr ~ oder 9 Nachkommen geboren wurden. X-Spermien hatten h6here spezifische Gewichte, enthielten 3,7% mehr DNS und mehr basische Aminos~uren, insbes. Arginin (E. SCHILLING, G. UZUNOV). Gegenfiber verschiedeneli chemischen L6sungen zeigten x- und y-Spermien unterschiedliche Vitaliti~t. Zugaben dieser Substanzen zu Kaninchenejakulaten veri~nderten das Gesehlechtsverh~ltnis (E. SCHILLING, A. ORESNIK). Die Wirkung yon Depot-Gestagenen auf die Fuuktionen des Hodens wurde an Juligebern geprfift. St~rkste Hemmwirkungen auf das Testosteron-produzierende Zwischengewebe wurden dutch zweimalige Gestagen-Injektiolien - - u n m i t t e l b a r vor und nach der Pubert~Lt - - erreicht sowie durch eine I{ombinati0n einer Oestrogenbehandlung bei neugeborenen Ferkeln und einer Gestagenbehandlung wAhrend der verzSgerten Puberti~t. Diese Eber wiesen keinen wertmindernden Geschlechtsgeruch auf. An einem grol3en Material wurde die Brulistsynehronisation bei I~fihen mit Depot-Gestagenen studiert (E. SCI~ILLING, F. LOGAR, H. HAACKS).Bei Schweinen wurde die Brauchbarkeit eines immuliologischen Sehnelltestes zur Tr~chtigkeitsdiagnose untersucht (E. SCroLLING,F. CXRNE). Die Arbeiten fiber Konstitutions/orschung befaBten sich beim Rind mit dem Einflul3 hoher Umgebuligstemperatur und hoher Luftfeuchtigkeit auf das Elektrokardiogramm. Es konnten deutliche Aiizeichen einer Belastungsreaktion seitens des Herz-

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muskels festgestellt werden. Mit der Dauer der WSrmebelastung wurde jedoch eine zunehmende Rt~ckkehr zum R u h e - E K G beobachtet. Die Analyse der Elektrokardiogramme eineiiger Rinderzwillinge l~Bt einen EinfluB der Vererbung auf die F o r m der Herzstromkurve erkennen (H. H. TmELSCH~R). Bet Schweinen aus ftinf sehr unterschiedliehen Rassen wurde geprt~ft, ob auch hinsichtlich anatomischer und physiologischer Merkmale Rassenunterschiede bestehen. Getestet w u r d e n meist in Altersabh~ngigkeit und teilweise auch unter dem Einflug genormter Belastungen - - mehrere endokrine Organe, Kriterien des Herz-Kreislauf-Systems, der Thermoregulation u n d des SSure-Basen-Haushalts sowie Teile des Skeletts und der Muskulatur. Die Auswertung dieser Untersuchungen s t e h t vor dem AbschluB (J. UNS~ELN). I n der statistis6hen Arbegtsgruppe G6ttingen wurden weitere Rechenprogramme entwickelt. An einem groBen Tiermaterial aus der Schweinemastprtifung wurden umfangreiche Auswert u n g e n vorgenommen. ~6glichkeiten der Zuchtplanung auf Grund genetischer P a r a m e t e r wurden aufgezeigt. AuBerdem wurden die Ausfallursachen und Schlachtbefunde der Mastprtifungstiere sowie die Farbhelligkeit u n d deren Beziehungen zu den Schlachtk6rpermerkmalen untersucht. Die Genauigkeit planimetrischer Messungen an Kotelettphotos wurde b e s t i m m t und der Effekt der Anderung der Abbildungsbegrenzung dargestellt. Weiterhin wurde der Aussagewert der Mastleistung in verschiedenen Gewichts- und Altersabschnitten untersucht und festgestellt, dab bereits der Gewiehtsabschnitt 60 bis 90 kg eine gute Information iiber den Schlachtk6rper gibt (D. FLocK, U.-E. PFLEIDER~R, F. ZAGOZEN). Auf der Basis yon Echolotmessungen a n Jungebern aus Ztichterverbgnden wurde diese Methode auf ihre Eignung zur Selektion tiberprfift. Ihre Anwendbarkeit, insbesondere in VerbJndung m i t der Tageszunahme, konnte in einem P u n k t s c h e m a verarbeitet werden (W. v. SCt~UTZBAR). Aus den Aufzeichnungen jahrelang durchgeftihrter tSglicher Milchkontrollen wurde die AbhSngigkeit der F o r m der Laktafionskurve u n d verschiedene Nurzleistungen yon Umwelteinfltissen dargestellt. AuBerdem wurde die Eignung verschiedener Kurz- und Tagesleistungen als Selekfionsmerkmal nachgewiesen (M. WIT% F. FLOCK, U.-E. PFLEIDERER). Die Abh/ingigkeit yon Sekretionsst6rungen (Mastiffs) yon laktationsphysiologischen Merkmalen bet I(tihen konnte aufgezeigt werden (U. ANDREAE, U.-E. P~LEm~RER). I n der Arbeitsgruppe ftir Tierztichtung u n d Haustiergenetik wurden in erster Linie Unterlagen ftir die Zuchtplanung bearbeitet. Dabei wurden genotypische und ph~notypische P a r a m e t e r ftir die Population des Landschweines ermittelt (C. ZEEC~:). Weitere Untersuchungen an tiber 30000Tieren befaBten sich mit systematischen Einfltissen auf Leistungseigenschaftem Bet der Aufteilung der mittleren ph~notypischen Ver~nderung zeigte sich, dug die umfangreiche Anpassung yon ZuchttiereH hollS.ndisch-d~nischer A b s t a m m u n g in den untersuchten J a h r e n die K6rperlSnge u n d die F e t t ablagerung starker beeinflul3te als die Selektion innerhalb der Populationen (E. L~UPRECHT, D. FLocK). Vergleichende Untersuchungen verschiedener Methoden zur AbschStzung der K6rperzusammensetzung yon lebenden Schweinen m i t dem UltraschaU-Echolot h a b e n ergeben, dab einfache Tiefenmessungen des Fett- und Muskelgewebes einer Bestimmung auf Grund der Querschnittfl~oehe des Rtickens flberlegen sind (E. W ~ R H A ~ ) . Zur Untersuehung der nach Paarungen yon d~nisch-holl~ndischen Sehweinen m i t deutschen veredelten Landschweinen weitverbreiteten konstitutionellen M~ngel a n den E x t r e m i t ~ t e n wird seit einigen J a h r e n m i t der Klinik ftir kleJne Klauentiere der Tier~rztlichen Hochschule H a n n o v e r zusammengearbeitet. Die neuen Ergebnisse zeigen, dab es sich dabei in erster Linie u m Arthrosen handelt, die sich auf die dorsomedial gelegenen Fuflwurzelknochen u n d das Talocruralgelenk konzentrieren. H a u p t g r u n d dieser Anomalie sind unterschiedliche Druckbelastungen der mediMen Teile des Tarsus (W. BOLLWa~N, E. LAr~REC~T, J. POLENZ, W. SCI~ULZE, ?E. WE~HAHN). E r h e b u n g e n a n Jungebern aus Ztichterbetrieben, a n weiblichen Tieren u n d m~nnlichen K a s t r a t e n best~tigeu prinzipiell diese Ansicht (SPERHAHE).

Max-Planck-Institut Seewiesen/Obb.

fiir

Verhaltensphysiologie,

Gesch~ftsftihrender Direktor: Dr. t-IoRs~ !VIITTELSTAEDT,ab I. 1. I970 Prof. Dr. DIETRICH SCHNEIDER. - - Direktoren a m Institut: Prof. Dr. JORa~N ASCHOFF, Prof. Dr. K O N R A D

Naturwissenscha[ten

L O R E N Z . - Weiteres Wissenschaffliches Mitghed: Prof. Dr. ERNST SC~OZ. - - Ausw~trtige %Vissensehaffliche Mitglieder: Prof. Dr. IqlKOLAASTINBERGEN, Oxford; Dr. ERICH BAI~UMER, Weidenau. - - Ver6ffentlichungen s. J a h r b u c h M P G 1968, 358; 1969, 418. Abteilung

Aschoff

Direktor: Prof. Dr. JORGEN ASCHOFF. - - W i s s e n s c h a f f l i c h Arbeitende: st~ndig 6, nichtst~ndig 12, davon 4Ausl~nder. I n den unterirdischen Versuchsr~umen wurde die SchlafWach-Periodik (cimadic~ne Periodik) isoliert lebender Versuehspersonen am Verhalten und am Gang vegetativer Funktionen tiber jeweils f u n d vier Wochen verfolgt. Mit Ende des Jahres 1969 lagen Ergebnisse yon t25 Versuchen vor. Die statistische Aufarbeitung ergab far die Beziehungen zwischen Aktivit~ts- und Ruhezeit sowie far die Beziehungen zwischen diesen beiden Gr6Ben, der ganzen Periode u n d den vegetativen R h y t h m e n Regelhaftigkeiten, die bisherigen Hypothesen tiber den Schlaf-Wach-Rhythmus widerspreehen. I n Versuchen m i t ktinstlichen Zeitgebern erwies sich der Mitnahmebereich der menschlichen cireadianen Periodik als eng begrenzt; wie nach der Schwingungslehre zu erwarten, waren im Mitnahmebereich Anderungen der Phasenbeziehungen und an seinen Grenzen relative Koordination im Sinne yon v. HOLSY zu beobachten (GIEDKE, LUND, RIEGE~, WEVER). Bet der Synchronisation der cireadianen Aktivit~tsperiodik yon Eidechsen durch Temperaturzyklen ergaben sich ftir die Phasenbeziehung zwischen biologischer Schwingung und Zeitgebersehwingung sowie far die Resynchronisationszeit nach Phasensprung des Zeitgebers gesetzm~Bige Abh~ngigkeiten yen Zeitgeberst~rke und Spontanfrequenz der circadianen Periodik. Bet augenlosen Tieren waren Lichtzyklen auch d a n n noch wirksam, wenn das Parietalauge zerst6rt wurde. Tupaias, die t~ber mehrere Jahre einzeln unter k o n s t a n t e n Bedingungen gehalten wurden, zeigten reversible Desynchronisationen zwischen zwei Komponenten der lokomotorischen Aktivit~t, die regelhaft yon der Beleuchtungsst~,rke abhingen (HOFFMANN). An VOgeln wurden erstmals freilaufende circadiane R h y t h m e n der Sauerstoffaufnahme registriert. Die mittlere Sauerstoffaufnahme war unter konstanten Bedingungen wie im LichtDunkeI-Wechsel positiv mit der (mittleren) Beleuchtungsst~rke korreliert. Finken, die tells unter natiirlichen Bedingungen in Volieren, teils nnfer kontrollierten (unver~nderlichen) Bedingungen im Laboratorium gehalten warden, zeigten jahresperiodische Schwankungen des Aktivit~tsmusters, des K6rpergewichtes und des Energiestoffwechsels (PoHL). Mit neuer Technik wurde die phasenverschiebende Wirkung einsttindiger Lichtpulse am Aktivif~tsrhythmus yon Finken geprtift und die Phasenabh~ngigkeit der Reakfion genauer bes t i m m t Es konnte gezeigt werden, dab die Aktivit~tsperiodik yon u die tiber ihren Aktivit~ts-Ruhe-Weehsel einen Licht-Dunkel-Wechsel steuerten, wesentlich verlAngert wurde; bet Tieren, die zwischen hellen und dunlden K~figabteilungen w~hlen konnten, ergab sich eine dem Mittel der beiden Beleuchtungsst~rken entsprechende Periode (v. SAINT PAUL). - - An Siiugetieren konnte nachgewiesen werden, dab die bet K~lteanpassung sich entwickelnde FShigkeit zur zitterfreien WArmebildung eine F u n k t i o n der K6rpergr68e ist; Kaninchen h a t t e n n u t 1/10 des thermogenetischen Potentials Meiner Flederm~use (HELDMAIER). - - I n den Versuchen m i t Nagern konnte unter Verwendung von P h a r m a k a festgestellt werden, dab Kurzzeitgedgchtnis u n d circadiane Periodik unabhgngig voneinander beeinflugbar sind (v. BODMAN). Die gemeinsam mit der Vogelwarte Radolfzell und deren Helfern durchgeftihrten Freiland- und Laborversuche a n Grc~smi~cken erbrachten eine Fiille yon Ergebnissen tiber Jugendmauser, Gewichtsentwicklung, Zugverhalten und Brutbiologie. Der Plan, an wenigen, eng verwandten Arten eine m6glichst vollst~ndige ~ b e r s i c h t tiber jahresperiodische Prozesse und deren endogene Komponente zu gewinnen, erwies sich Ms tiber Erwarten fruchtbar (BERTHOLD, GWlNNE~, KLEIN). An der vom Schwedischen Forschungsrat und yon der MaxPlanck-Gesellschaft gemeinsam betriebenen dkologischen Station Messc~ure (schwedisch Lappland; Letter: Dozent Dr. I(ARL IVf0LLER), waren im Jahresdurchschnitt 5 Stipendiaten des europ~ischen und auBereurop~ischen Auslandes t~tig. H a u p t arbeitsgebiet der Station war die circadiane AktivitAtsR h y t h m i k versehiedener Fische mater nattirlichen und ktinstlich ver$nderten Bedingungen. An mehreren Arten konnte im Verlauf des Jahres ein reversibler Wechsel der Phasenlage

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um t 80 ~ registriert werden. Es warden ferner zum ersten Mal unter natfirlichen Bedingungen freilaufende circadiane Perioden gefunden. 1Regelhafte Ver~inderungen der Phasenlage ergaben sich auch bei der fiber 2 Jahre hin in Messaure und in Erling-Andechs gemessenen Aktivit~its-Periodik yon V6geln und S~ugetieren.

Vogelwarte Radolfzell (vormals Vogelwarte Rossitten), M6ggingen/Bodensee Leiter: Prof. Dr. JORGEN ASCHOFF. 0rtlicher Vertreter: Dr. HANS L6HRL. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 5, nichtstAndig 6. In der Reihe der IRingfundbeaxbeitungen eflaubte die groBe Zahl der Rauchschwalben-Funde das Herausaxbeiten statistisch gesicherter Unterschiede in den Zugwegen und l~berwinterungsgebieten verschiedener Brutpopulationen in Europa und Nordasien ( Z I N K ) . - Die 13estandsschwankungen des weiflen Storches in seinem europ~iischen Verbreitungsgebiet in dell letzten 9 Jahren lassen gesetzmiiBige Tendenzen der Bestandsentwieklung erkennen: Die Abnahme der Bestiinde an der Westgrenze der Verbreitung geht, illsbesondere im Stiden des Verbreitungsgebiets, in eine allm~hliche Zunahme nach Osten fiber. Bei der statistischen Prflfung der Zahlen, die den jNlrlichen Bestandsaufbau eharakterisieren, ist der Anteil jungenloser Paare das bestimmende Merkmal ffir St6rungsjahre

(Sz~jj). F fir die im Freiland Iestgestellten Populationsunterschiede in den Gonadenzyklen yon Star, Buchfink, Rotkehlchen und Zilpzalp lieg sich experimentell nachweisen, dab sie im wesentlichen nieht genetisch bedingt s i n g sondern vom untersehiedlichen Zug der Populationen abh~ngen. Versehiedene Wegzugmuster ausgepr~gter und weniger ausgepri~gter Zugv6gel lieBen sich ant unterschiedliche Anteile endogener bzw. exogener Steuerungsfaktoren zurfickffihren. An frfih- und sp~tgeborenen Staxen, M6nchs- und Gaxtengrasmficken konnte experimentell ein ,,Kalendereffekt" naehgewiesen werden, der die sp~tgeborenen V6gel ihre jahreszeitliehe Versplitung bis zum Ende des t. Lebensjahres aufholen I~LBt (BERTHOLD). Bauml~ufer haben eine bisher nicht bekannte dritte Form der Traditionsweitergabe artspezifischer Signale. Freiland- nnd Laborversuche zeigten die Bedentung der erlernten Anteile dieser Signale ffir die Evolution auf. Weitere Versnche gaben AufschluB fiber den Informationsgehalt der Angst-, Alarm- und Rivalenrufe des Waldbauml~ufers und der axtlichen Differenzierung der beiden Meisen Parus ater und P. melanolophus (TI~IELCK~). - - Gewichtsuntersuchungen an nestjungen Kohlmeisen ergaben eine positive Korrelation mit peripherer Lage im Versuchsgebiet, geringer Brutgr6Be sowie Parasitierung (Protocall@hora). Witterungsbedingte Verluste bei adulten Mehlschwalben einer Dorfpopulation beschr~nkten sich auf zwei- und mehrj~hrige V6gel, wiihrend eilljiihrige fiberlebten. Untersnchungen einer beringten Mehlschwalbenpopulation bezfiglich Ortstreue, Dispersion und Mortalit~t ergabeu eine extrem hohe Geburtsortstreue und eine far Singv6gel ungew6hnlich geringe Mortalitiit (RHI~INWALD). Vergleichende Untersuchungen yon Verhaltensweisen (Balz und Nahrungserwerb) bei einigen asiatischen Fliegenschni~ppern in Freivolieren wurden abgeschlossen. Die Auswahlversuche bezfiglich 6kologischer Nischen auBerhalb des Nahrungssektors erbraehten signifikante axtspezifische Unterschiede in bezug ant die Tiefe der Bruth6hlen, wodurch sich das Bild der Differenzierungen bei der Auswahl des Nistorts weiter kl~irte (L6HRL). - - Die Untersuehung der Beziehungen yon Okologie und Verhalten bei der Sehwanzmeise ergab, dab gemeinsame Jungenaufzucht und Kontaktschlafen die Jugendmortalit~it und Winterverluste senken und so die aul3ergew6hnlich hohen Nestverlnste auszugleichen verm6gen (RIEHM). - - Beim iRotkopfwfirger konnte der EinfluB mehrerer begrenzender Witterungsfaktoren auf die Populationsdynamik aufgezeigt werden. Die Bedeutung einiger Verhaltensweisen als Anpassung an die 6kologischen Bedingnngen wurde anhand des Vergleichs mit dem ]Raubwfirger untersucht (]3. ULLRICH).

Abteilung Lorenz Direktor: Prof. Dr. KONRAD LORENZ. - - Wissenschaftlich Arbeitende : st~indig 8, nichtst~ndig t 3, davon 4 auslandische Gaste. Vergleichende Studien fiber das Verhalten der Gruppe der Percomorphen (Fisehe) wurden auf v i d e neue, diesbezfiglich bisher unbekannte Arten ausgedehnt. Die Untersuchungen be-

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stimmter drohender Verfallserscheinungen heufiger Kultur wurden fortgesetzt und auf die ethologischen und soziologisehen Ursachen konzentriert, die ein Abrei/3en der Tradition und damit Feindschaft zwisehen den Generationen bewirken (LORENZ). Das Studium menschlicher Ausdrucksbewegungen wurde fortgesetzt. An tanb-blindgeborenen Kindern und an bisher nicht untersuchten Kulturen (Zentral-Neuguinea, Waika Indianer) ergaben sich weitere, bis in kleinste Einzelheiten gehende Obereinstimmungen, die daffir spreehen, dab die untersuchten Ausdrueksbewegungen artbezeiehnend sind (EIBL-EIB~S-

FELDT). Das Sozialverhalten verschiedener monogamer Tieraxten wurde mit dem Ziel verglichen, den speziellen 6kologisehen Anpassungswert der 1V[onogamie und die biologischen Grundlagen ffir die Stabilisierung monogamer Paaxe zu finden. Untersucht warden versehiedene Fisch- und Krebsaxten sowie (zusammen mit D. UHRIG) Baxtv6gel und eine Fledermausaxt. Weitere Arbeiten betreffen RitualisierungsvorgXnge, die sich you Primaten bis zum Menschen verfolgen lassen, sowie den Vergleich biologisch-ethologischer mit ethischen Normen unseres Verhaltens (WICKLER). Aufzucht yon Viduinen (brutparasitierende Weberv6gel) durch andersaxtige P]legeeltern ergab, dab die LautiiuBerungen dieser Paxasiten, die mit denen des zugeh6rigen Wirtsvogels tibereinstimmen, nicht angeboren sind, sondern yon den Pflegeeltern erlernt werden. In Sfid-Tanzania waxen 94,5 und 73,3 % der Nester zweier Wirtsvogelaxten parasitiert. Junge weibliche Haus- und Felsentauben bevorzugen bei der Partnerwahl T~uber, die in ]~asse oder Farbe dem Vater gleichen. Um einen deraxtigen Gatten zu finden, wandern sie sogar vor Erreichen der Gesehlechtsreife in andere Taubenschlgge aus (NICOLAI). Bei der sexuell dimorphen europ~schen Krickente siud die Weibchen fast ebensogut prggbar wie bei der sexuell monomorphen chilenischen. Dies korrigiert die bisherige Annahme, dab nur Weibchen yon Arten mit auslSsearmen M~innehen pr~gbax seien; Pr~gbarkeit ist offenbax auch gruppenspezifisch verschieden. Die sensible Phase der geschlechtlichen Pr~igbaxkeit liegt bei Enten zwisehen dem 10. und dem 60., bei G~nsen zwischen dem 50. und dem t50. Lebenstag. Dies korreliert mit der Dauer des Familienzusammenhaltes, der bei E n t e n ca. 70, bei G~insen 300 Tage w~Lhrt, wiewohl die k6rperliche EntwicMung beider Gruppen fast gleich schnell verliiuft (SCHUTZ). Es wurde ein Programm zur Erforschung der Struktur und Funktion tierischer und menschlicher Inzest-Barrieren entwiekelt. Die Arbeit gliedert sieh in vier Teilprojekte: 1. Analyse der Mechanismen der Familienaufl6sung bei Wildg~insen. 2. Zusammenstellung und Sichtung der bislang ver6ffentlichten Beobachtungen fiber entsprechende Erscheinungen bei anderen Tieren. 3. Auswertung psychoanalytischer Kasuistik zur sog. 0dipus-Situation beim Menschen. 4. Zusammenstellung entsprecheuder v61kerkundlieher Befunde (BIscHoF). Es wurde das Angriffsverhalten yon 12 M~nnchen einer repr~sentativen Gruppe yon rund t 30 Graugiinsen wiihrend verschiedener Jahreszeiten untersucht. Dieses zeigt Korrelationen zu lZangstellung, Zahl und Alter der Nachkommenschaft uud anderen, gut erfal3baxen sozialen Gegebenheiten. Anhaltende individuelle Feindschaften und der Einfiul3 der Wetterlage auf die Aggressivit~t wurden untersucht. Eine Serie yon Filmdokumenten fiber das gesamte soziale Verhalten der Graugabs wurde hergestellt (FISCHER). Vergleichend-quantitative Studien fiber das Sozialverhalten verschiedener Tilapia-Arten wurden zu Ende geffihrt (APFzLBACH). An Tilapia mariae (substratbrfitender C i c h l i d e F i s c h - - ) wurde untersucht, welche Verhaltensmechanismen den Zusammenhalt der Partner eines Paaxes gewAhrleisten, die Aggression zwischen ihnen unter Hemmung setzen und die IKonstanz der Paaxbeziehung, d.h. die Intervention Drifter, verhindern (LAMPRECHT). Morphologie und Histologie einer Schleimdrfise, mittels derer sich Labriden und Scariden vor dem abendlichen Zurruhegehen nlit einer Schleimhi~lle umgeben, sowie die Tagesperiodik dieses Vorgangs wurden untersucht. Vergleich verschiedener Arten ergab taxonomische Verwertbarkeit (CAslMIR). An Microspathodon chrysurus ( P o m a c e n t r i d e - - F i s c h - - ) wurde endogene Appetenz Bach aggressivem Verhalten nachgewiesen, die mit der Dauer der ,,Stauung" ansteigt. Allgemein-Erregung erwies sich als eine yon dem jeweils erregten speziellen Instinktverhalten unabhiingige Variable, die ihrerseits die Bereitschaft zu verschiedenen Verhaltensweisen beeinfiuBt.

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Max-Planck- Gesellschaft t968--1969

Die Ergebnisse lassen sich auf eine leicht abge~nderte Gleichung Hulls ffir das En'egungspotential anwenden, wobei sich die Aggressivit~it als ein geschlossenes Energiesystem erweist, aus dem Energie nur entweicht, wenn Verhaltensweisen auftreten, die einen spezifischen aggressionsausl6senden Wers haben (RAsA). Im Freiland und im Aquarium wurde die Ethologie der Schmetterlings]ische (Chaetodontidae) besonders im Hinblick auf Droll- und Kampfverhalten untersucht. Ferner wurde das Fangverhalten mariner Invertebraten (benthonische Ctenophoren und Scblangensterne) beobaehtet sowie 0kologie und Verhalten yon R6hrenaalen (FRICKE). Dutch eine Fehler-Elimination an MeBketten wurde erstmalig m6glich, ffir hydrobiologische und botanische Untersuehungen prakfisch auswertbare Realpotentiale zu erhalten (~-IOCKSTEDT). Zur I(l~rung strit!iger systematischer Fragen wurde in verschiedenen Museen das Skelettmaterial yon Anseriformes quantitativ untersucht, ferner wurden geeignete Verhaltensweisen qualitativ wie quantitativ aufgenommen und vergliehen (W0m)IN~ER). Insgesamt wurden t8 Kolonien yon Lemmingen, Lemmus lemmus, 9 yon R6telmgusen, Clithrionomys glareolus, und 6 von Feldm~usen, Microtus agrestis, angelegt. Von den drei Arten ist bekannt, dab sie sich unter gfinstigen Umst~nden plageartig vermehren. Das Problem ether Populationsexplosion wurde in den bier angelegten Versuchen vom Standp u n k t der innerarflichen Aggression im Verh~ltnis zur Bev61kerungsdichte je Kolonie bearbeitet (DE KOCK). I m Serengeti Research Institute wurde das soziale Verbalten yon Elefanten-]3ullenherden und monogamen Zwergantilopen im Freiland untersucht (~7IENDRICHS). An in verschiedenen Lebensaltern kasttierten Stockerpeln und -enten wurde Testosteron-Einwirkung untersucht. Weibliche Kastraten scheinen, so behandelt, i_hre an sich unver~nderten Balzbewegungen auf Weibcben zu richten (MAu). Das sog. Zirkeln des Stares, eine dem Nahrungserwerb dienende Verhaltensweise, wird aueh dann unvermindert oft ausgeffihrt, wenn dem Vogel Nahrung often dargeboten wird. Besonders wirksame Ausl6se-Situationen (Spalten) bewirken eine Dressur des Vogels auf die betreftende Stelle, aber keine Vermehrung der Zirkelbewegungen. Dagegen bewirken neue, dem Vogel unbekannte Reizobjekte eben dieses (NEwE-

KLOWSKY). Cytogenetische Untersuchungen yon Chromosomenzahl und -morphologie Katzenartiger wurden fortgesetzt. Nach den Ergebnissen ist die Gattung Onci[elis mit Leopardus identiseh. Dagegen ist die Untergattung Prionailurus auch chromosomal yon den anderen Katzen deutlich abgesetzt und beansprucht Gattungsrang. Beutefang yon Grol3katzen wurde in Indien und Ceylon im Freiland untersueht. Phylogenese des BeutefangverhMtens bet primitiven S~ugern, insbes. Raubbeutelfieren, wurde (zusammen mit EISENBERG) weiter untersucht (LEYHAUSEN).

Abteilung Mittelstaedt Direktor: Dr. HORSY MITTELSTAEDT. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 6, nichtstgndig 5, davon 2 ausI~ndische Ggste. Eine Fortffihrung der Orientierungsversuche mit V6geln im Planetarium zeigte, dab E n t e n sich unter einem ,,Himmel" mit willkfirlicher Verteilung der ,,Sterne" ebensogut auf eine Richtung dressieren lassen wie unter imitierten natfirliehen Sternkonstellationen. Weitere Versuche mit Brieftauben, die bis zur Verffachtung in versehiedenartig abgeschirmten Volieren gelebt hatten, verst~irkten den Verdacht, dab dynamische Vorg~nge in der Atmosphere den OtientierungsprozeB beim Heimfinden beeinflussen (H. G. WALLRA~F). Aus neuen Ergebnissen fiber die Lokomotionsbewegungen der Landinsekten wurde gefolgert, dab ffir die Steuerung jedes Beines ein eigenes schwingungsf~higes System existiert, das yon der Afferenz aus dem gesteuerten Bein beeinilul3t wird und mit den Systemen der anderen Beine in bestimmter Weise gekoppelt ist. Eine aus diesen Folgerungen abgeleitete Hypothese fiber das unterliegende Wirkungsgeffige wurde dureh Analog-Simulation erfolgreich auf Konsistenz mit den Ergebnissen geprfift. - - Es gelang zu zeigen, dab relative Koordination sich durch Versehaltung yon Jenik-Modellneuronen realisieren Igl3t und unter welchen Bedingungen sie auftritt (G. WENDLER). Untersuchungen fiber die Schwereorientierung der Wirbeltiere (H. BRAEMER, N. KLEBER, H. MITTELSTAEDT) lieferten

Naturwissenschaflen

quantitative Daten fiber den Einflul3 extrMabyrinthArer Schwere-Afferenzen auf die Lagereflexe der Taube. - - Das Prinzip der Modulation yon Sinus- und Cosinusgebern (Bikomponenten-Theorie) wurde auf den allgemeinen Tall der dreidimensionalen Orientierung angewandt und dureh ReehnerSimulation auf LeistungsfAhigkeit und Konsistenz mit den Daten geprfift. - - Als mit dieser Theorie vertrgglich erwiesen sich quantitative Messungen zur Sollwertverstellung der Honigbiene im Licht- und Schwerefeld; der Tanzwinkel der Bienen ist abh~ngig yore Betrag des wirksamen Schwerevektors bzw. der Lichtstgrke, wenn Licht und Schwere zugleich, unabhgngig, wenn jede einzeln geboten wird (W. EDRICH). Die weehselseitige akustische Beeir~lussung territorialer Grillen wurde quantitativ erfaBt und mathematisch formalisierf. Der Weehselgesang benaehbarter Tiere l~13t sich aus sehr elementaren Eigenscha~ten des akustischen Systems herleiten und bedarf mithin keiner gesonderten ErkI~rung. Um das hypothetische Wirkungsgeffige zu pri~fen, wurden auf akustische Reize ansprechende Neurone im 1. Thorakalganglion elektrophysiologisch untersucht (W. HEILIGENBERG). - - Bewegte Objekte im Gesichtskreis des Frosches erregen beweguugsspezifisehe Neuronen (Klasse2) seiner Netzhaut. Objektausdehnung in Bewegungsrichtung wirkt unterschiedlich auf die St~rke der Erregung. Dieses Ergebnis bestAtigte u sagen aus tJberlegungen fiber die Versehaltung der Neuronen in der Netzhaut (E. BUTENANDT).

Abteilung Schneider Direktor: Prof. Dr. DIXTRICH S C m ~ E n ) E R . - Wissenschaftlich Arbeitende: stAndig 8, nichtstgndig t2, davon 3 ausl~indische Giiste. Die Bestimmung der absoluten Reizschwelle der BombykolRezeptoren auf den Antennen des m~nnlichen Seidenspinners wurde in verhaltensphysiologischenund elektrophysiologisehen Untersuchungen abgesehlossen (KAISSLING und PRIESNER). Voraussetzung ffir diese Arbeit war die radioaktive Markierung des Locksioftes (KASANG, Gast im MPI ffir Biochemie) und die erneute Untersuehung der Feinstruktur und Anordnung der rezeptorischen Haare (STEINBRECHT). Die Zellen des empfindlichsten Typs der Bombykol-Rezeptoren antworten bereits auf einzelne Moleki~Fcreffer. Diese Treffer beantwortet die Zelle durch je einen Nervenimpuls. Doppeltrefter t6sen zwei Impulse aus. Bet h6heren Reizst~irken verwischt sich die Beziehung zwischen Treftern und Impulsen. Die Verhaltensschwelle des Tieres liegt bet etwa 300Molekfiltreffern pro Antenne. - - Weitere rezeptorphysiologische Untersuchungen an ether Reihe yon Insekten brachten AufschluB fiber die Riechstoft-Reaktionsspektren verschiedener Zellen (BE~REND, KAISSLING, KAFKA, PEIESNER, SCHNEIDER, SEIBT und VARESCHI). -- Die Untersuehung eines feuchte-rezeptorischen Systems auf der Heuschreckenantenne wurde abgeschlossen. In einem Sensillum sind drei Zellen vereinigt. Eine reagiert mit einem Impulszuwachs auf Zunahme der Luftfeuchtigkeit, eine Zelle gleichzeitig mit einer Abnahme ihrer Impulsantwort. Die dritte Zelle ist ein Temperaturrezeptor (WALDOW), -- Die vergleichend-feinhistologischen Untersuchungen an peripheren Riechorganen (STEINBRECHT, ERNST, IV[EINECKE) und neurohistologische der Riechzentren im Gehirn (PARETO) wurden fortgesetzt. -- Zur Ana/yse der Orientierung yon Insekten im Duftfeld wurde ein Ger~t entwickelt, in d e m das Tier quasi stationer l~uft. Dabei wird es versehiedenen l~eizsituationen ausgesetzt, und seine Richtungs~nderungen werden registriert (KRAMER). In der Arbeitsgruppe SCHONE wurden die Untersuchungen fiber die Wirkung der S~hwererezeptoren auf die Raumorientierung des Menschen fortgeffihrt. Die Varianz der subjekriven VertikMen und der Einfiul3 interferierender Faktoren (Somatorezeptoren-, Bogengang-, visuelle Einggnge) nehmen mit zunehmendem Abstand der K6rperstellung yon der Normalstellung (yon 0~ 80 ~ zu; daraus wurde auf eine Abnahme der Eftektivit~it der Statolithenapparate geschlossen (UDo DE H A E S und SCHONE). -- Die Wirkungen yon Augenbewegungen und yon Kopfneigungen auf die Raumorientierung wurden untersucht; Experimente unter Wasser mit Seitw~rtsneigung des K6rpers, Kopfes oder Rumples brachten Ergebnisse fiber die Bedeutung yon Somatorezeptoren auf die Raumorientierung (WADE). Die Wahrnehmung der I~6rperstellung gndert sieh bet ErhShung der wirksarnen SchwerkraftstArke (WADE und SCH6NE). - - Die Schwerereaktionen yon Octopus werden nieht dutch die Schwerkraftstgrke

5 7. Jg., He/t 12, 1 9 7 0

Max-Planck-Gesellschaft 1968--t969

beeinfluBt; diese und andere Ergebnisse lassen auf eine Arbeitsweise der Oetopus-Sehwererezeptoren schlieBen, die sich im Prinzip yon der Funktion der bisher bekannten Schweresinnesorgane (Wirbeltiere, Krebse) unterseheidet (BUDELMANN). - - Die Untersuchung des Mechanismns der Zuordnung visuell perzipierter Figuren zur Sehwerkraftrichtung bei Fischen wurden fortgesetzt (FITGER). - - Experimente zum Problem ,,Drift und StromaufwArtswanderung yon Amphipoden in strSmenden Gew/issern" zeigten, dab der Antefl yon gegen die Str6mung wandernden Tieren wesentlich zur Auffiillung des Driftverlustes der Population beitr~gt (HUGHES).

Max-Planck-Institut

fiir V i r u s f o r s c h u n g , T f i b i n g e n

Gesch~Lftsfflhrender Direktor: Prof. Dr. WERNER SCHKF]~R.Direktoren am Institut: Prof. Dr. HANS FRIEDRICH-FREKSA, Prof. Dr. ALFRED GIERER, Prof. Dr. G E R H A R D SCHRAMM (gest. 3.2. 1969).--Weiteres YqissenschaftlichesMitglied:Priv.Doz. Dr. F. ALFRED ANDERER. - - Auswiirtige Wissenschaftliche Mitglieder: Dr. GERNOT BERGOLD, Caracas/Venezuela; Prof. Dr. ALFRED GOTTSCHALK,Tiibingen. - - Ver6ffentliehungen s. Jahrbuch MPG 1968, 363; 1969, 424.

Abteilung fiir physikalische Biologie Direktor: Prof. D r . HANS FRIEDRICH-FREKSA.- Wissensehaftlich Arbeitende: stAndig 9, nichtstgndig 6, darunter 1 ausl~ndischer Gast. Aus K~lberserum wurde eine Proteinfraktion isoliert, die ffir das Wachstum yon embryonalen Rattenzellen in Zellkultur essentiell ist; bet Fehlen der betreffenden Fraktion im Kulturmedium bleiben die Zellen an einer bestimmten Stelle der G1-Phase stehen (Synchronisationseffekt). ,, Spontan" transformierte Kulturen embryonaler Rattenzellen sind yon der Serumproteinfraktion im Wachstum unabh~ingig. Mit isolierten Zellkernen yon transformierten Rattenzellen wurde ein System entwiekelt, das in Gegenwart der 4 Desoxynucleosidtriphosphate in vitro DNS synthetisiert (W. FRANK und H.-J. RISTOW). Durch Thymidin-Pulsmarkierung konnte erwiesen werden, dab Rattenleberzellen sich im Verlauf yon 3 Monaten yon der periportalen Region zur Zentralvene verschieben. Dadurch kann die Lokalisation der enzymdefekten Zellinseln an der Zentralvene erkl~rt werden (E. SCHERER und H. FRIEDRIC~tFREKSA). Die gleichzeitige Gabe yon Antilymphozytenserum mit Di~thylnitrosamin (DANA) ffihrt zu einer sehr erh6hten Zahl und GrSge enzymdefekter Zellinselnder Rattenleber (H. FRIEDRICHFREKSA und ~r HOFFMANN). Eine einmalige DANA-Gabe bet regenerierender Rattenleber nach partieller Hepatektomie gegeben, ffihrte zum Auftreten enzymdefekter Zellinseln, die bet den Kontrollen mit DANA allein oder mit Regeneration allein kaum vorhanden sind (M. HOFFMANN und E. SCHERER). Gereinigte Lymphozytenkulturen der Mgusemilz sind zu einer Prim~rantwort gegen Schaferythrozyten nicht fghig, naeh Kombination mit 105 Makrophagen der Bauchh6hle zeigen sic eine optimale Immunreaktion. Zugabe yon h6heren Makrophagenmengen nnterdrfickt diese Reaktion wieder (M. HOFFMANN). Zur Induktion der H~molysin-Synthese yon M~usemilz-Zellen in vitro mfissen mindestens zwei lymphoide Zellen zusammenwirken; eine dieser Zellen letter sieh yon Thymuslymphozyten ab. Antiglobulin-Antik6rper hemmen die Induktion (K.-U. HARTMANN). W~hrend der Hepatocarcinogenese durch Di~ithyhlitrosamin sind nach initialer Depression 8H-Tdr-Markierungs-Index und -Gesamteinbau der Parenchymzellpopulation bis zum ersten Auftreten multifokaler Mikrocareinome um das 2-bis 3fache gesteigert. Bet Dauermarkierung mit 3H-Tdr ergab sich ein stark erh6hter Anteil DNA-synthetisierender Zellen. Nach Gabe yon aH-DKNA f~llt die gebundene 8H-Aktivit~t in 5 gemessenen Rattengeweben entsprechend einer 2-Kompouenten-Kurve ab. Noch nach 240 Stunden ist die pro mg Gewebe gebundene aH-A!#civit~t in der Leber die h6chste, gefolgt yon der Niere (74%). Die zur Erzeugung latenter Bildkeime dutch langsame Elektronen bis zu 18 keV ben6tigte Energie liegt flit in der elektronenmikroskopischen Autoradiographie gebr~uchliche AgBr-Schichten etwa 10--20mal h6her als die entsprechenden ffir Photonen bekannten Werte.

659

Eine in vivo-Synchronisation durch tempor~re Inhibition der DNA-Synthese mit Hydroxyharnstoff gelang ffir folgende Zellsysteme: a) BICR/MIR-Carcinom der Ratte, b) Rattenleber, c) Basalzellen der M~usehaut, d) fetale Ratte. - Cycloheximid verl~ngert die Oestradiol-Retention im Rattenuterus urn etwa den Faktor 2. - - aH-Oestradiol wird an Kernmembranen mid Mn Nicht-tlistonprotein yon Kalbsendometrium-Rohchromatin bevorzugt gebunden. Es wurden Bedingungen gefunden, um cytoplasmatische und nukleare Oestradiol-Rezeptoren in der Disc-Elektrophorese sowie der Gel-Elel~rofokussiernng beweglich zu machen (M. F. RAJEWSKY, D. F. HOLSER, H. R. MAURER und E. HUBRICH). H. FRANK und K. I~0HLER bestimmten elektronenmikroskopisch die I~onturl~nge der DNS der Adenoviren Typ 2 und 5. Die linearen Molektile haben eine L~nge yon 1 1 - - t 2 ~z, was einem Molekulargewieht yon ca. 20 • t0 s entspricht. Isolierungsmethoden haben keinen EinfluB auf die L~nge der DNS.

Abteilung flit Biochemie Direktor: Prof. Dr. GERHARD SCHRAMM (gest. 3. 2. 1969). - Vv'issenschaftlieh Arbeitende: st~ndig 8, nichtst~indig 8, darunter 3 ausl~ndische G~ste. Un• fiber die Struktur der DNS des Bakteriophagen /d zeigten, dab die DNS ringf6rmig und gegen enzymatischen Abbau mit Exonukleasen resistent i s t Erst nach Vorbehandlung mit Endonukleasen kann die DNS dutch Exonuldeasen wetter abgebaut werden. Die Analyse der Abbauprodukte ffihrte zu dem Schlul3, dab alle Nuldeotide in der ringf6rmigen DNS durch Phosphodiester-Brticken verbunden sein mfissen (SCHALLEE). Nach selektivem Abbau der Bakteriophagen-DNS mit Einzelstrang-spezifischenEndo- und Exonukleasen konnte unter den Bruchstficken eine Fraktion mit DoppelstrangCnarakter isoliert werden, was auf eine partielle SekundSzstruktur der Bakteriophagen-DNS hinweist (ScHALLER,VOSS, GUCKER). Das Hiillprotein des Bakteriophagen fr kann unter geeigneten Bedingungen yon der Phagen-DNS abgetrennt werden und lgBt sich --- ausgehend yon den monomeren Proteinuntereinheiten - - wieder zur intakten Proteinhfille reaggregieren. Es konnte gezeigt werden, dab entgegen frfiheren Befunden (HoHN) ffir diese Reaktion die Anwesenheit der Nukleins~ure des Bakteriophagen nicht essentiell ist und die Potenz zur Hfillenbildung allein dutch die Struktur des Phagenproteins reprgsentiert wird (HERRMANN, SCHUBERT, RUDOLPH). Die Struktur~inderungen des Phagenproteins bet der Depolymerisation in 11 m Essigs~iure wurden durch Messungen des Zirkulardiehroismus nfiher untersucht (ScHuBERT). Dabei stellte sieh heraus, dab die native Konformation des Proteins durch eine Struktur mit h6herem ~-Helix-Gehalt ersetzt wird. Bet der Entfernung der Essigs/inre dnrch Dialyse gegen Wasser bildet sich zun~chst eine Struktnr, die als statistisches Kn~uel zu interpretieren ist. Unterhalb ether Essigs~urekonzentration von 0,3 M setzt die Rfickfaltung znr nativen Kenformation des Phagenproteins ein, die letztlieh in Phosphatpuffer p H 7,6 zur Ausbildung yon intakten Bakteriophagenhfillen ffihrt. Analoge Untersuchungen am Protein des Tabakmosaikvirus zeigten, dab es bet der reversiblen Depolymerisation des Proteins nicht zu einer intermedi~ren Bildung yon statistischen Kn~ueln kommt und dieser Strukturtyp somit nicht spezifiseh ffir die verwendete Methode ist (ScHuBERT, KRAFCZYK). Kinetische Studien an DNS-Polymerase aus Escherichia Colt ffihrten zu einem Modell fiir die drei Funktionen des Enzyms (SCHRAMM,BEYERSMANN).Die Messungen weisen darauf bin, dab das aktive Zentrum des Enzyms sowohl ffir die Pyrophosphorolyse als auch ffir die Hydrolyse verantwortlich ist. Die Biosynthese yon Tabakmosaikvirus verlguft unter dem Einflue verschiedener Antimeiaboliten und Antibiotika in der Weise, dab bet niederen Konzentrationen eine Stimulation der Virussynthese vorliegt und erst bet h6heren Konzentrationen eine Hemmung eintritt (SANDER).Die Arbeiten fiber Reaktionen einfacher Polyphosphors~ureester ffihrten zur Synfhese yon fl-9-D-Arabinofuranosyladenin aus Adenin, Arabinose und Phenylpolyphosphat (ScHRAMM,LONZMANN).Ferner konnte die Struktur des PolyphosphorsEure-Phenylesters n~her charakterisiert werden und seine Reaktivitgt gegenfiber verschiedenen einfachen Substanzen gemessen werden (ScHRAMM, BERBER).

Biologisch-Medizinis che Abteilung Direktor: Prof. Dr. WERNER SCH.KFER.- Wissenschaftlich Arbeitende: stgndig 8, nichtst~ndig 5, darunter 5 ausl~ndische Ggste.

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Max-Planck- Geseltsehait 1968--1969

Als Modelle ffir RNS-haltige Tumorviren wurden die Leuk~mieviren der Hfihner (HLV) und MSuse (MLV) untersucht. Studien fiber den Feinbau dieser Viren ergaben, dab die HLV mindestens vier elektrophoretisch verschiedene Proteine enthalten (BAUER, TOZAWA,BOLOGNESI, GRAF, GELDERBLOM). ES wurde vor allem die an der Oberfl~che der Viruspartikel gelegenen virusspezifisehen Komponenten (V-A ntigene) zu isolieren und zu charakterisieren versucht. Sie fungieren als typspezifische Antigene, induzieren die Bildung neutralisierender Antik6rper und verhindern, wie Untersuchungen bei den HLV zeigten, durch Blockade der Zelirezeptoren die ?~berinfektion mit aktivem Virus (fri~he Interferenz). Da diese Viruskomponenten in der Wirtszelle an der ~uBeren Membran erscheinen, k6nnten sie ffir die tumorspezffische Transplantationsimmunit~t mitverantwortlich sein. Bisher waren bei den H L V drei sich in ihren V-Antigenen unterscheidende Virustypen (A, B, C) bekannt. BAUER nnd GRAE gelang es, die Existenz eines vierten Typs (D) nachzuweisen, der fiber zwei verschiedene V-Antigen-Determinanten verfiigt; eine derselben entspricht dem B-Antigen. - - Bei den MLV konnte gezeigt werden (ScHXFmR, SZs dab eine Virushfillkomponente, die wahrscheinlich ebenfalls den Charakter eines V-Antigens hat, die F~higkeit besitzt, Erythrozyten verschiedener Tieraxten zu agglutinieren. Dieses Ph~nomen lieB sich aber erst naehweisen, nachdem verschiedene yon der Wirtszelie herstammende Bestandteile durch enzymatische Behandlung yon dem Virus entfernt wurden. Der aufgrund dieser Feststellungen entwickelte H~magglutinations(HA)-Test erlaubt es nunmehr, die MLV schneli und auf einfache Weise quantitativ zu besfimmen. Darfiber hinaus k~nn er in F o r m des HA-Hemmungstestes zur serologisehen Differenzierung derselben herangezogen werden. Unter Anwendung der bei den beschriebenen Vorarbeiten entwickelten Tests gelang es, die entsprechenden Virushi~llkomponenten der HLV (TozAwA, BAUER, GRAIL GELDERBLOM) und MLV (ScH-&FER,SZs ANDERER,GELDERBLOM,FRANK, LANG]~, PISTER) in relativ reiner Form zu gewinnen. Bei den isolierten V-Antigenen der HLV konnte gezeigt werden, dab diese, ebenso wie die intakten Viruspartikel, noch in der Lage sind, die Produktion yon neutralisierendem Antik6rper ira Versuchstier zu induzieren und eine frfihe Interferenz in der Gewebekultur hervorzurufen. Von den weiteren virusspezifischen Komponenten besitzt ein im Inneren der Teilchen gelegenes Protein eine besondere Bedeutung. Dieses Protein hat bei alien LeukSmievirustypen derselben Tierspezies die gleichen antigenen Eigenschaften (gruppenspezifisches (gs)-A ntigen). Die mit gs-Antigen-Antiserum durchffihrbaxen serologischen Reaktionen erlauben eine schnelle Entscheidung darfiber, ob bei einem Tier eine Infektion mit L~uhiimieviren vorliegt oder ob ein Tumor dnrch diese erzeugt wurde. Nachdem das gs-Antigen zun~chst beim H L V isoliert worden war, gelang dies inzwischen auch beim MLV (ScHXEER, ANDERER, BAUER, ]?ISTER). Das gewonnene Produkt war physikalisch-chemisch sowie sero-immunologisch homogen und besaB eine hohe spezifische antigene Aktivit~t. Wie die n~here Ontersuchung solcher weitgehend reinen Pr~kparate ergab, handelt es sich bei dem MLV-gs-Antigen um ein basisches Protein mit einem Molekulargewicht yon etwa 26000, das in dem Viruspartikel mit der Virus-RNS assoziiert ist. Neben dem H~magglutinin und gs-Antigen wurde beim MLV noch eine weitere Komponente (Komponente x) in elektrophoretisch reiner Form isoliert, die nach Herausl6sen aus dem Virus zu einer r6hrenf6rm/gen Struktur aggregiert (ScHKEER,

SZ~NT6,

ANDERER, GELDERBLOI~r FRANK, LANGE, PISTER).

Dber die Anordnung dieses Proteins in dem Virusparfikel und seine anfigenen Eigenschaften besteht noch keine Klarheit. Die yon ihm gebildete Struktur gleicht der Innenkomponente der Para-Influenza-Viren. Damit verst~rkt sich der Verdacht, dab entwi~klungsges~hichtlich engere Be~iehungen zwischen den Leuk~imieviren und den Myxoviren bestehen. Ffir die Existenz derartiger Beziehungen sprachen schon gewisse elektronenoptische )i~hnlichkeiten beider Erregerarten, ihre hiimagglutinierenden Fi~higkeiten und die Tatsache, dab sie in analoger Weise an der Zelimembran gebildet werden. Im Rahmen der Studien fiber den Aufbau der Leuk~mieviren und der in ihnen enthaltenen Nuhleinsiiuren (BoLo~NESI, OBAI~A) konnten zwei der friiher durch Isotopenversuche im H L V nachgewiesenen zellulgren Ribonukleins~uren als ribosomale Nukleins~uren identifiziert werden. Bei Versuchen zur Analyse der verschiedenen Funktionen des Virusgenoms wurde beim HLV festgestellt (GRA~, BAUER),

Naturwissenscha]#en

daG sich durch partielie Inaktivierung des Virus mit Hydroxylamin und anderen an der Virus-RNS angreifenden Mitteln Teilchen erzeugen lassen, die zwar nicht mehr die Produktion yon neuen infekti6sen Partikeln induzieren k6nnen, wohl abet noeh die yon Virusstrukturbestandteilen bzw. yon inkomplettern Virus. Line Transformation erfolgt dagegen nur, wenn die Teilchen noch roll infekti6s sind, d.h. wenn ihr Genom noch voli funktionsf~hig ist. Dies trifft zu, wenn als System ein Rous-S• des HLV und Hfihnerfibroblasten verwendet werden. Anders liegen die Verh~ltnisse bei S~ugerzellen. Werden diese dutch l~ous-Sarkom-Virus transformiert, so finder man mit den fiblichen biologischen Nachweisverfahren in der Regel kein intaktes Virus mehr in der Zelie. Auch durch elektronenoptische Untersuchungen (G]~LDERELOM, BAUER, FRANK) konnten in annAhernd t0000 Zellschnitten keine Viruspartikel gefunden werden. Man muB deshalb annehmen, dab den Transformationen der Hfihner- und SAugerzellen dureh HLV verschiedene Mechanismen zugrunde liegen. Da Leukgmievirus-~hnliche Teilchen in neuester Zeit auch beim Menschen nachgewiesen wurden, gewann die Frage an Bedeutung, ob es m6glieh ist, in einem Organismus durch Impfung mit einem nicht-onkogenen Leuk~mievirus eine Immunil~it gegen einen virusinduzierten Tumor zu erzeugen. Es gelang BAUER, ]3UBENIK, GRAFund ALLGAIERder Nachweis, dab bei NI~usen das Auswachsen eines durch ein Rous-Virus erzeugten transplantablen Tumors verhindert werden kann, wenn man die Tiere zuvor mit einem aktiven, bei ihnen aber nicht onkogen wirkenden H L V impft. Die schfitzende Wirkung des Impfvirus beruht darauf, dab dieses noch Transplantationsantigene zu induzieren und die gegen diese gerichtete Immunabwehr auszul6sen vermag. Die Entwicklung attenuierter Impfstgmme gegen Leuk~mievirus-induzierte Tumoren ist demnach im Prinzip m6glich. Serologische Untersuchungen fiber die Verbreitung yon M L V in ,,normalen" Gewebekulturstiimmen h a t t e n Hinweise da~fir ergeben, dab in L-Zellen, die yon einer Maus stammen und hAufig in den Laboratorien verwendet werden, ein solches Agens enthalten ist. Das betreffende Virus wurde inzwischen isoliert und konnte nicht nur serologisch, sondern auch elektronenoptisch und physikalisch-chemisch als MLV identifiziert werden (ScHKFER, FRANK, PISTER). In Zusammenarbeit mit dem Institut fiir Virologie der Univ. GieBen konnte am Influenzavirus (DRzENIEK, FRANK, ROTT) die aus der Virushfille isolierte Neuraminidase elektronenoptisch dargestellt werden. Es handelt sich um eine ringf6rmige Struktur mit einem Durchmesser yon 80--90/~. Bei dem lysogenen Bakteriophagen ~ wurden die genetischen Arbeiten fortgeffihrt. Die Untersuchung der cii und CliI nicht komplementierenden Klarmutanten konnte abgeschlossen werden. Ihre Eigenschaften wurden gedeutet als Ausdruck der Wechselwirkung yon Cli- und Clii-Produkten in einem oligomeren Funktionskomplex (STRACK, ZIEGLER), A-Mutanten, deren stabile Lysogene eine herabgesetzte Immunit~t aufweisen, wurden isoliert a n d charakterisiert (STRACK, KAYSER, HOLDER). Kaltsensitive A-Mutanten wurden geh~uft in wenigen Genen gefunden; auffaliend war dabei die H~ufigkeit yon Mutanten, die gleichzeitig gegen hohe und gegen niedrige Temperatur empfindlich sind (Cox, STRACK). ES konnte gezeigt werden, dab eiue die Kopfbildung yon )t betreffende Mutante durch das Produkt des Repressorgens supprimiert wird (S~:RACK, Cox) und dab nicht induzierbare X-Prophagen eine Verz6gerung der ersten Teilungen ihrer Wirtszelien bewirken. Ffir die Ausl6sung dieses Effektes kommen nur wenige Genprodukte in Frage, in erster Linie der Repressor selbst

(STRACK, COX). Molekularbiologische A b t e i h m g Direktor: Prof. Dr. ALFRED GI~EER. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~Lndig 4, nichtst~ndig 4, davon 2 ausl~ndische G~iste.

Ribosomen. Endgruppenanalysen der Ribosomenproteine ergaben, dab ein Tell der N-terminalen Aminos~uren als N-Formyl-methionin vorliegt. Man erhiilt ca. I a formylierte Endgruppen pro Ribosom. Ihre Berficksichtigung ergibt gegenfiber bisherigen Annahmen ein niedrigeres mittleres Moleknlargewicht und eine grSBere Anzahl yon Proteinmolekfilen pro Ribosom (HAuscHILD-RoGAT). Die Synthese ribosomaler Proteine and ihre Anlagerung an Vorstufen der Ribosomen wurde untersucht, indem sehr kurze Pulse radioaktiver Aminos~uren gegeben und der Einbau in verschiedene ribosomale Vorstufen ge-

57. Jg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft t968--t969

messen wurden. Ffir den gr613ten Tell ribosomaler Proteine ergab sich ein sehr kleiner pool freien Proteins. Die Verz6gerungsphase des Einbaus in Nukleoproteine lag bei 10 Sekunden, also der gleichen Gr613enordnung, die fiir die Synthese eines Peptids notwendig ist. Die Daten sind mit einer direkten t3bertragung yon ribosomalem Protein yon den synthetisierenden auf die neugebildeten Ribosomen vereinbar. Die w~ihrend kurzer Pulse synthetisierten Proteine finden sich nach 4 Minuten fast vollst~indig in fertigen Ribosomen (GIERER und GIERER). [d-Bakteriophagen. Bei der Synthese des Bakteriophagen fd wurde ebenfalls die pool-Gr6ise der Komponenten gemessen. Aueh in diesem Fall ist der pool der neusynthetisierten Nukleins~Luren erheblich (ca. 160 Molekfile pro Zelle), wShrend der Protein-pool extrem klein ist und nur 8 Phagen~quivalenten pro infizierter Zelle entsprieht. Fertige Phagen konnten innerhalb der Zellen gar nicht nachgewiesen werden. Das Phagenprotein wird also unmittelbar naeh (oder wShrend) der Synthese und unmittelbar vor (oder wghrend) der Aussehleusung der Phagen auf die Phagennukleinsiture fibertragen. Dennoch ist Neusynthese des Proteins nicht Woraussetzung der Anlagerung an DNS: Proteine der infizierenden Phagen werden fi~r den Aufbau der Nachkommen wiederverwendet (TRENKNER). DNS-Synthese und Kon]ugation. Bei Bakterienkreuzungen wird vom Donor zum Rezipienten genetische Information transferiert. Es wurde die Frage untersucht, ob diese Information in Form yon Doppel- oder Einzelstrang-DNS an die Rezipientenzelle abgegeben wird. Ein Wildtyp-Hfr wurde gekrenzt mit einem Rezipienten, der eine Deletion im lacOperon hat. Eine Einzelstrangmutation im lac-Gen - - unmittelbar vor dem Transfer erzeugt - - ffihrt zu Rekombinanten, deren Nachkommen entweder alle im lac-Gen mufiert oder alle unmutiert sind. Mutation des lac-Gens unmittelbar nach Transfer fflhr~ zu heterozygoten Rekombinanten. Diese Rekombinanten haben sowohl Nachkommen mit mutierten als auch Nachkommen mit unmutierten lac-Genen. Die Ergebnisse zeigen, daiS w~ihrend des Transfers nur ein DNSStrang iibertragen wird und dieser Strang in der Rezipientenzelle zum Doppelstrang erg~nzt wird (BONHOEFFER und

VIELMETTER). Wissenscha]tliohes Mitglied Dr. F. ALFRED ANDERER. Wissensehaftlich Arbeitende: st~ndig 5, nichtst~Lndig 2. Die Arbeitsgruppe hat 1969 die Arbeit aufgenommen.

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das endogenes M~use-Gonadotropin neutralisierte. Die biologisehen Wirkungen wurden in M~iusen untersucht, die zuvor gegen Kaninchen-Immunglobuline tolerant gemacht waren. Kaninchen-Antiserum gegen menschliches Chorio-Gonadotropin induziert in weibliehen MAusen einen verl~ingerten Ostrus von 18--60Tagen Dauer und eine Sterilit~itsphase yon 37--130Tagen Dauer. Daraus kann eine Abh~ngigkeit der entsprechenden Regulationsvorg~nge yon der Konzentration des endogenen MAuse-Gonadotropins gesehlossen werden

(SCHLUMBERGER,ANDERER). Proteinchemie. Humanes Chorio- Gonadotropin wurde gereinigt, seine chemische Zusammensetzung ermittelt und sein chemisches und physikalisches Molekulargewicht bestimmt. Die biologische Aktivit~Lt des Hormons wird durch das monomere Proteinmolekiil repr~Lsentiert, obwohl unter physiologischen ]3edingungen eine starke Tendenz zur Dimerisierung festzustellen ist (SCHLUMBERGER).Reduktion des Hormonmolekfils in 8 M Harnstoff und rasche Reoxidation nach Entfernung des Harnstoffs ftihrt zum Verlust der biologischen Aktiviti~t. Wird jedoeh langsam reoxidiert oder werden die entstandenen SHGruppen zuvor mit dem Caxboxymethylrest bloekiert, kann bis zu 25% der biologischen Aktivitgt restauriert werden

(SCHLUMBERGER, BLOBEL). Friedrich-Miescher-Laboratorium ftir biologisohe Arbeitsgruppen in der Max-Planck-Gesellschaft Sprecher: Dr. ULRICH SCHWARZ Gegr~ndet am t. t0. t969.

Max-Planck-Institut

ffir Z e l l b i o l o g i e ,

Wilhelmshaven (frtiher Max-Planck-Institut ffir Meeresbiologie) Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 305; 1909, 428.

Institut Wilhelmshaven GeschMtsffihrender Direktor: Prof. Dr. JOACHIMH~IVtMERLING (bis 3t. 12. i969), Prof. Dr. HANs-GEoRG SCHWEIGER (ab I. I. 1970). - - Direktor am Institut : Prof. Dr. PETER W. JI:NG-

BLUT.

DNS-haltige Tumorviren. Der Abbau der intakten Partikel

Abteilung H~mmerling (bis 31. t2. 1969)

yon Simian Virus 40 (SV 40) bei p H 10,5 und geringer Ionenst~Lrke ftihrt zu zwei Fraktionen, die im Sucrosegradienten voneinander getrennt werden k6nnen. Die langsamer sedimentierende Fraktion enth~Llt ausschlieislich die Polypeptidketten des Typs A und ]3, welehe die essentiellen Komponenten der Virushfille darstellen. Die zweite Fraktion sedimentiert wesentlich schneller, setzt sich aus der Virusnukleins~ure und den basisehen Polypeptidketten des Typs C zusalnmen und ist aufgrund verschiedener physikalischer K_dterien als definierter Komplex aufzufassen. Die isolierten CPolypeptidketten zeigen eine eindeutige Strukturaffinitfi.t zur Virusnukleins~ure. Andererseits beweist die Pr~senz der CPolypeptidketten in den nuldeinsAurefreien Virushiillen auch eine Strnkturaffinitiit zu den A- und B-Polypeptidketten, so dab die Funktion der C-Polypeptidketten zun~Lchst in der Orientierung der Virus-DNS innerhalb des Viruspartikels gesehen werden muis (ANDERER, KOCH, SCHLUMBERGER).Die konstituierenden Polypepfidketten yon SV 40 konnten pr~parativ durch Ionenaustauschchromatographie dargestellt und ihre Molekulargewiehte sowie ihre Aminos~iurezusammensetzung bestimmt werden. Die A- und B-Polypeptidketten zeigen einr bevorzugte Tendenz, gemischte Dimere zu bilden

Direktor: Prof. Dr. JOACHIM HXMMERLING. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 4.

(SCHLUMBERGER,ANDERER, KOCH). Immunchemie. Die Steigerung der Immunogenit~t yon globuI/ixen Protein-Antigenen konnte dutch Vernetzung mit einem synthetischen Polykondensat aus 4,4'-Diamino-phenyl-mefhan3,3'-dicarbons~iure und 4-Nitro-2-aminobenzoesSure erreicht werden. Dureh Applikation solcher Proteinderivate als Immunogene konnten potente Anfiseren auch gegen Proteine hergestellt werden, die unter physiologischen Bedingungen nieht immunogen waren. Die Antiseren zeigten starke serologisehe Kreuzreaktion mit den monomeren Proteinen und neutralisierten deren biologisehe AktivitSt (ANDERER, SCHLUMBERGER). Mit der gleiehen Methode konnte auch ein Kaninchen-Antiserum gegen humanes Chorio-Gouadotropin erhalten werden,

Die artspezifische Hutform der einkernigen Acetabularien ist ebenso wie die der vorangehenden morphologischen Differenzierungen (Stiel und Wirtel) kern-gen-determiniert. Ihr zeitlicher Ablaut wird cytoplasmatiseh reguliert, also nicht dutch Gen-Aktivierung oder -Repression. Die genetische Information auch ffir den letzten Morphogenese-Schritt (Hutbildung) wird schon irtihzeitig in das Cytoplasma transferiert. Sie wird l~ngere Zeit reprimiert, wenn man der Zelle den Kern bel~Bt, sie wird alsbald realisiert, wenn man yon jungen Zellen den Kern entiernt. Hieraus kann geschlossen werden: t. dab die Repressoren ebenfalls aus dem Kern stammen, 2. dab diese (mindestens im kernlosen Cytoplasma) kurzlebiger Ms die zur Hutbildung ffihrenden genetischen Informationen sind. - Unter geeigneten Bedingungen lgl3t sich zeigen, dal3 die in das Cytoplasma transferierten genetischen Informationen sehr ,,langlebig" sein k/)nnen. Das gilt jedoch zun~chst nut ffir kernloses Cytoplasma. Sehr unterschiedliche Befunde weisen darauf bin, dais die genetischen Informationen bei Worhandensein eines Kernes - - jedenfalls eines artfremden Kernes - wesenflich kurzlebiger sind. Es ist denkbar, dab durch das Verh~Lltnis yon Abbau im Cytoplasma und Nachliefernng aus dem Kern der Speicher genetischer Informationen im Cytoplasma einen bestimmten Umfang nieht fiberschreitet.

Abteilung Jungblut Direktor: Prof. Dr. PETER W. JUNGBLUT. - - Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 5.3 ausl~ndische G~ste. Zur Anreichernng des extranuelearen Transportproteins fiir

Oestradiol aus Erfolgsorganen wurden pr~iparative F~tllungsverfahren mit (NH~)~SO4 und .~thanol ausgearbeitet. Der instabile Faktor kann aus den angereicherten Fraktionen

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Max-Planck- Gesellschait 1968--1969

durch Adsorption an Cellulose-O-benzyl-azo-oestradiol in geringer Menge isoliert werden (McCAZqN, G6RLICH, JUNGBI.UT). Mit Hilfe eines Antiserums gegen den Transportfaktor lieB sich der Mechanismus der Aufnahme yon Oestradiol in die Erfolgsorgauzelle und seiner Fixierung im Zellkern analysieren: Der Transportfaktor (Kass = t.3 • t09 L/M) fibernimmt Oestradiol yon Blutplasmaproteinen (Assoziationskonstante yon A l b u m i n = 0 . 5 • 10SL/M) und transferiert das Hormon zur Kernmembran, die in einem energieabh~ngigen Prozefi passiert wird. Oestradiol bleibt wAhrend der Passage an ein ,,core" des Transportfaktors gebunden. I m Zellkern folgt die Bindung an ein Strukturprotein. Der entstandene Komplex ist extrahierbar. Da er auch das ,,core" des Transportfaktors enth~lt, wird er yon Transportfaktor-Antik6rpern gef~llt. Das an der Komplexbildung teilnehmende Kernprotein l~Bt sich aus isolierten Kernen yon unbehandelten Organen nur dutch Zusatz yon 2 • t0 -s M/L Oestradiol (S~tfigungskonzentrafion in vivo) zum Extraktionsmittel gewinnen. Dieses Protein reagiert nicht mit dem Anti-Transportfaktor. - - Versuche, gebundenes radioaktives Oestradiol durch einen l~lberschuB voI1 unmarkiertem Hormon auszutauschen, waren nur im Falle des Transportiaktors erfolgreich. In dem aus Transportfaktor-,,core" und Kernprotein gebildeten Komplex befindet sich das Hormon in ether unzug~nglichen, nich* covalenten Bindung. - - Kompetifionsversuche mit Oestradiol-bindenden Antik6rpern (s.u.) h a t t e n entsprechende Ergebnisse (JIJNGBI.U% McCA~N, G61~LICH, I~OSENFELD, WAGNER). Der yon TOFT und GORSKI zunAchst Ms 16sliches ,,9S" Protein des Cytoplasmas beschriebene Transport~aktor l~13t sich aus der Micromenfraktion yon Uteri extrahieren (RosENFELD) und kann als Vorstufe eines extranuclearen ,,4S" Proteins angesehen werden, das wahrscheinlich mit dem o.g. ,,core" identisch ist. Uterusextrakte yon geschlechtsreifen Tieren enthalten beide Macromolekfile, wt~hrend aus den Uteri yon unreifen oder kastrierten Tieren praktisch nur das ,,9S" Protein in relativ groBer Menge extrahiert wird. - - Eine in der Literatur beschriebene reversible Dissoziation des Ms Tetramer angesehenen ,,9S" Proteins in,,4S" Untereinheiten durch Erh6hung der SMzkonzentration des L6sungsmittels erwies sich als Fehldeutung. Die Ursache der beobachteten Radioaktivit/~tsverschiebung in Dichtegradientenanalysen liegt vielmehr in einer dutch Salz erh6hten Affinitt~t des Albumins, das aIs Verunreinigung in den E x t r a k t e n vorhanden ist. Albumin muB deshalb zun~chst aus E x t r a k t e n entfernt werden, bevor ihr Gehalt an ,,4S" Transportfaktor bestimmt werden kann. Das ,,4 S" Protein reaggregiert nicht zum , 9 S" Protein (McCANN,

G6RLICH, JUNGBLUT). Durch Immunisieren yon Kaninchen mif Rinderserumalbumiu und einen PhenoxypolyAther, die covalent gebundenes (2' und 4' Azo-) Oestradiol enthielten, wurden Antik6rper gewonnen, welche Oestradiol mit einer AffinitS~t yon Kass = 4 • t0 ~ L/M binden. - - Neben der Untersuchung der Oestradiol-,,Receptor"-Bindung (s.o.) ergaben sich weitere Anwendungsm6glichkeiten ffir diese Anfik6rper. Sic erlauben in verschiedenen Modifikationen yon radio-immune-assays eine quantitative Oestradiolbesfimmung im Bereich yon t 0- n bis 10-x~ g. Dank ihrer hohen Affinit~t f~r Oestradiol sind sic ferner in der Lage, mit dem extranuclearen Transportfaktor der Erfolgsorganzellen um das Hormon zu konkurrieren. Damit ergibt sieh die M6glichkeit ether temporAren biochemischen Kastration, die vor allem ffir eine zus~tzliche Ausschaltung adrenaler Oestrogene bet der hormonablativen Therapie des Mammacarcinoms yon Interesse sein dfirfte (JUNGBLUT, TYKAL, FISCHER, GAUES). Die Zweckm~Bigkeit einer hormonalen Therapie yon Mammacarcinomen h~ngt vom Grad der Entdifferenzierung ab. Ein MaB dafter ist das spezffische Oestradio1-Bindungsverm6gen der Tumoren, das dutch Titration der leicht extrahierbaren Transportfaktoren mit markiertem Oestradiol zu messen ist. Wesentlich schneller als die aufwendige Dichtegradientenzentrifugation und mit gleicher Genauigkeit ist die Messung mit einer Gelektrophorese bet niedrigen Temperaturen m6glich. Sie bietet zudem den Vorteil, dab Oestradiol unter den gew~hlten Bedingungen nicht yon Albumin gebunden wird. Das Verfahren eignet sich auch zur Prfifung yon oestrogenen und antioestrogenen P h a r m a k a (WAGI~ER).

Abteilung Schweiger Direktor: Prof. Dr. HANs-GEoRG SCHWEIGER. - - W i s s e n s c h a f t lich Arbeitende: st~.ndig 5, nichtstandig 4, hiervon 2 auslandische Gaste.

Natu~wissenscha[~en

Es wurde die I~iinetik der Inkorporation yon radioaktiven RNS-Vorstufen in verschiedene RNS-Fraktionen yon kernhalfigen Zellen yon Acetc~bularic~ verfolgt. Es zeigte sich, dab das bet 30 und t0 s sedimenfierende Material schnell markiert wird und auch schnell zu einer Siittigung kommt. Die Ninetik der Synthese des bet 23 und 16 s sedimenfierenden Materials weist darauf hin, dab die beiden Komponenten heterogen sind (DILLARD). Ein direkter Beweis Ifir die Heterogenitiit der beiden ribosomalen RNS-Anteile wurde mit Hilfe der Polyacrylamidgel-Elektrophorese geffihrt (REuTER und SCHWEIG~R). Demnach gibt es inAcetabulctria mit 25, 23, 18 und 16s sedimentierende Komponenten. W~ihrend unter Normalbedingungen, d.h. unter Licht, bevorzugt die 23 und die t 6 s-Komponente synthetisiert werden, kann in Dunkelheit die Synthese der 25 und der 18 s-Komponente in kernhaltigen, aber nicht in kernlosen Zellen nachgewiesen werden. Es scheint deshalb sieher, dab die 25 und die 18 s-Komponente vom Kern, die 23 und 16 s-Komponente vornehmlich yon den Chloroplasten synthetisiert werden (DILLARD und BERGER). Das Alltibiotikum Rifampicin, das die IZNS-Synthese in Prokaryonten hemmt, inhibiert die RNS-Synthese in isolierten Chloroplasten yon Ace~abulari~ und auch die RNS-Synthese in kernhaltigen ebenso wie in kernlosen Zellen, abet nicht die Produktion yon morphogenetischen Substanzen (BEI~GER). Chloroplasten yon Acetabulari~ sind in der Lage, DNS zu synthefisieren. Dieser SchluB stfitzt sich darauf, dab in kernhaltigen (Ruhekern) wie in kernlosen Zellen yon Acetabularia radioaktives Thymin in eine D E S inkorporiert wird, deren Dichte yon der der Kern-DNS verschieden ist, und dab aus kernlosen Zellen isolierte Chloroplasten in der Lage sind, ein Material der gleichen Dichte zu synthetisieren (BERGER). ~hnlich wie es Ifir die M D H bereits frfiher gezeigt wurde, gelingt es durch heterologe t(ernimplantate, das artspezifische Isozymmuster der Lactai-Dehydrogenase des Cytoplasmas zu transformieren, d.h. unter dem Einflug des implantierten Kernes entsteht ein neues, der Art des Kernes enfsprechendes Isozymmuster, wtthrend das aIte gleichzeitig verschwindet (REUTER). Mit Mille der Sucrose-Dichtegradienten-Zentrifugation wurde nachgewiesen, dab ein Teil der LDH-Aktivit~t mit den Chloroplasten assoziiert ist. Zu gleichen Schlfissen ffihrten histochemische Befunde (WE~z). Das Isozymmuster, das sich unter dem Einflul3 des implanfierten Zellkerns ausgebildet hat, bleibi auch in der F1-Generation erhalten (RBUTER, WERZ und SCHWEIGER). Konzentrationsbestimmungen ft~r ATP und eine andere, noch nicht n/~her identifizierte Substanz haben gezeigt, dab diese Verbindungen in Acetabularia groBen Schwankungen unterworfen sind, deren Frequenzen im Bereich yon Minuten bzw. yon einigen Stunden liegen (v. KLITZlNG). Aus Acetabularia ist es dutch Auszentrifugieren der Stiele m6glich, Chioroplasten zu gewinnen, ohne dab Scherkr~fte in Anwendung kommen. Solche unter schonenden Bedingungen pr/~parierte Chloroplasten wurden zu Untersuchungen fiber die Translokation yon Adenin-Nukleotiden verwendet. Es zeigte sich, dab ATP wesentlich schneller Ms ADP und AMP ausgetauscht wird (STROTMANN und BEGGER). Kernlose Zellen yon A cetabularia sind in der Lage, NAD und N A D P zu synthetisieren. Die Enzyme NAD-Pyrophosphorylase und NAD-Kinase konnten im Cytoplasma nachgewiesen werden (BANNWARTH). Diese Befunde stehen im Maren Widerspruch zu der bis dahin allgemein akzeptierten Regel, dab die NAD-Pyrophosphorylase ein typisches ZeUkern-Enzym set. An Stentor wurden Membranpotentiale gemessen und eine Korrelation des Potentialmusters mit der Wimpernschlagrichtung festgestellt (M~RGENHAGEN).

Arbeitsgruppe Werz. Die Untersuchungen fiber Meehanismen, die bet den terminalen Prozessen der Morphogenese eine grundst~tzliche Rolle spielen, wurden bet Acetabularia-Zellen fortgeffihrt. Colchicin h e m m t artunspezifische, kernabhXngige Mechanismen, die ifir Polaritgtst~nderungen im Plasma verantwortlich und ffir den Ablauf der Morphogenese Bedingung sind. Es wird angenommen, dab die Funktionen spezieller Proteine blocMert werden, die als ,,Induktoren" bet der Morphogenese fungieren (WERZ). Das Endglied der Morphogenese yon A cetabularia ist die durch plasmatische Formbildung gesteuerte Ausbildung der art- und organspezifischen Zellwand. Grundbedingung daffir ist die Synthese von Zellwandbausteinen in den Dictyosomen des GolgiApparats. Elektronenmikroskopische Untersuchungen fiber die Feinstruktur dieser Cytoplasmaorganellen im gefrier-ge~tzten Praparat haben ergeben, daB in den Zisternenmembranen sowie innerhalb der ,, Golgi-Vesikel" partikulttre Komponenten

~7. Jg., Heft 12, 1 9 7 0

Max-Planck-Gesellschaft 1968--t969

enthalten stud, die offenbar Komplexe funktioneller Proteine darstellen. Ihr Auftreten ist korreliert mit der Funktion des Dictyosoms, die ihrerseits kernabhgngig ist (WERz, K~LLN~e). Damit im Zusammenhang stand der Nachweis nnd die intrazeIIulgre Lokalisation von Golgi-assoziierten Enzymen. Vornehmlich in Dietyosomen, z.T. in polarer Verteilung lokalisiert erwiesen sich Guanosin- und Uridindiphosphatasen sowie Thiaminphosphatpyrophosphorylase, wAhrend Inosindiphosphatase auch im endoplasmatischen tReticulum nachgewiesen wurde (WERZ). Zu entsprechenden Resnltaten ffihrten die Untersuchungen an der Grfinalge Dunaliella (WERz, K~LLNE~). Entgegen anderer Auffassungen wurde das l~eservepolysaceharid in den Chloroplasten yon A cetabularia eindeutig als St~rke identifiziert (WERz, CLAUSS). Das bet der StArkesynthese beteiligte Enzym ADP-Glucosepyrophosphorylase wurde in der Chloroplastenfraktion naehgewiesen (W~Rz).

Institut Tiibingen Direktor: Prof. Dr. HANS BAUER. - - Wissenschaftlieh Arbeitende: stgndig 8, nichtss 3. R6ntgeninduzierte Chromosomenmutationen in Ooxyten yon Smittia parthenogenetica werden im Gz-Stadium ausgel6st, wie die H~ufigkeit yon Duplikationen anzeigt. Intrachrolnosomale Mutationen fiberwiegen interchromosomMe sehr stark; im Oocytenkern sind die Einzelchromosomen also rgumlieh welt getrennt. K-Chromosomen sind ganz selten in S-Chromosomen zu translozieren; eingebaute Abschnitte sind heterochromatisch (BAueR). - - Systematische Untersuehungen der tReifeteilung fiberlebender Spermatoeyten yon Tipuliden sind abgeschlossen; sie lassen die polarisationsmikroskopiseh nachweisbaren Ver~ndernngen des Mitoseapparates (MA), das Orientierungsverhalten und das Bewegungsverhalten der Chromosomen einheitlich erM~Lren (Die,z). - - Der MA ist yon paarig verlaufenden Cytomembranen (wohl flachen Zisternen der ElZ) in mehreren Schichten umhflllt. In der Spindel finden sich neben diffus verteiltem filament6sen Material zahlreiche, z.T. paarig angeordnete Mikrotubuli mit wohl phasenabhgngigen Durchmessern yon 190--250 7k. Zwisehen ihnen liegen gegen IRNase labile ribosomenartige Partikel yon 170 bis 200 ]k Durchmesser, die h~ufig zu Polysomen vereinigt sind (FIYaE). Die Trockenmassenkonzentration (Dichte) isolierter MA n i m m t im Verlauf der Prometa-Metaphase zu: in der Anaphase sind die polwArts yon den Chromosomen liegenden Spindelteile deutlich dichter als die'InterzonMregion. Bet der Kernmembranaufl6sung steigt die Dichte im Bereich des ehemaligen Kerns raseh an. Bis zur Zelldurchschnfirung ist qualitativ keine weitere Dichte~nderung festzustellen. Bet der Isolation verliert Mso der lVfAregional und phasenabhAngig untersehiedlieh viel Material. Dutch die Isolation wird vom MA ein Skelett erhalten (MOLL~R). Die IRNS-Synthese n i m m t yon der frfihen bis zur spiiten Prophase ab u n d i s t danach sistiert. Eine Proteinsynthese hglt trotz fehlender RNS-Synthese bis zum Ende der Spermiohistogenese an (PETzEL:r). - In der frfihen Embryonalentwicklung der Sehneeke Lymnaea steigt der (dureh Pnromycin hemmbare) Leucin-l~inbau in den ersten drei Furchungsstadien stark u n d i s t in der Interphase stets wesentlich h6her als in der Metaphase ohne nachweisbaren bevorzugten Einbau in die Spindelregion (JoIiUSCH). - - Bet Seeigeln wurden Mikromeren, die radioaktives Uridin inkorporiert batten, in unmarkierte Keimhitlften transplantiert, die in l~lberschul3 yon kaltem Uridin gehalten wurden, um auszuschliegen, dab nur gespeichertes heiBes Uridin vom Transplantat in die Wirtszellen wandert und sich dolt an einer neuen 1RNS-Synthese beteiligt. Die Diffusion radioaktiver Substanz in die Empfiingerzellen wird dutch kaltes Uridin nicht verhindert; die in den Mikromeren gebildete IRNS gelangt somit aus den Mikromeren in benachbarte Blastomeren und wirkt dort als induzierendes Agens (CZlHAK und H6RS~ADIUS). Die Passage yon Makromolekt~len zwischen Mikromeren und benachbarten ZelIen ist nicht gehindert, da die Bildung der Zellmembranen bis welt in die Interphase hinein elektronenmikroskopisch nachweisbar verz6gert is• (ScH~t~K~L). Nach der Befruchtung setzt zunehmend aktiver Transport und Einbau yon (auch radioaktivem) Thymidin in die Blastomeren ein (CZlHAK). Die Asterstrahlung hat in den ersten Furehungsstadien in Seeigeleiern eine zentrierende Wirkung auf die Teilungsspindel und ftihrt damit zu ~Lqualen Teflungen. In der vierten Furchung ist der vegetative El-Cortex attraktiv fiir ein Centriol und bedingt unter Dislokation der Teilungsspindel eine ingquale Furchung. Die Entfernung des vegetativen Cortex mit Glaskapillaren und Mikronadeln ft~hrt zu

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~tqualer Furchung (CzIttAK). Die interspezifischen Unterschiede im DNS-Gehalt verschiedener Seeigelspermien wurden cytophotometriseh untersucht. Die in dem ersten Furehungsstadium fehlende Gx-Phase tritt sp~testens im BlastulaStadium auf (VILLmER, CZmAK, TARI~EN~ und BALTZER).

M a x - P l a n k - I n s t i t u t ffir Z e l l c h e m i e , M f i n c h e n Direktor: Prof. Dr. FEODOR LYNEN. - - Wissenschaftlich Arbeitende : st~ndig t l, nichtst~ndig 6. Ausl~Lndische Gi~ste 5. - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 367; 1969, 430.

Biotinemyme. Neue Entwicklungen haben gezeig% dab biotinhaltige Carboxylasen aus drei verschiedenen Untereinheiten aufgebaut sind, wovon eine die Wirkungsgruppe Biotin tr~gt. Die Stabilitgt der Quartgrstruktur erwies sich als unterschiedlich. Unser Studienobjekt, ~-Methylcrotonyl-CoA Carboxylase aus Achromobacter, ist ein Vertreter der stabiIen Enzymgruppe. Durch Einbau yon 14C-Biotin beim Zt~chten der Bakterien wurde die biotin-haltige Komponente der Carboxylase radioakfiv marldert, so daI3 nach Spaltung und proteolytischem Abbau des Enzyms die Aminos~uresequenz in Nachbarschaft des mit dem Biotin verbundenen Lysinrests bestimmt werden kann (ScHIELE). Cholesterin-Synthese. Die Bildung yon SquMen, einer Vorstufe des Cholesterins, aus Farnesyl-pyrophosphat unter Beteiligung voI1 T P N H erfolgt ill zwei Schritten. Fi~r das Zwischenprodukt Pr~Lsqualenyl-pyrophosphat existieren zwei verschiedene chemische Formeln, die sich beide als falsch erwiesen.Pr~squalenyl-pyrophosphat wurde durchlnkubation yon Farnesyl-pyrophosphat und Magnesiumsalzen mit einer IVfembran-Fraktion aus zerschlagenen HefezeHen dargestellt und durch Gegenstromverteflung gereinigt. Die Untersuchung des durch Prostata-Phosphatase freigesetzten tertigren Allylalkohois, die Stabiliti~tseigenschaf• des Ausgangsmaterials sowie dessen Ozonolyse, wobei Malondialdehyd entstand, waren nur mit der Struktur eines 2,6,10,15,19,23-Hexamethyl-n-tetracosa-2,6,tl,t4,18,22-hexaen-i0-ol-pyrophosphats ffir Prgsqualenyl-pyrophosphat in Einklang zu bringen (WAsNXR). Bet der Untersuchung der Cholesterin-Synthese in Rattenleberschnitten in vitro wurde ein tgglicher lZhythmus mit hoher Aktivitgt um Mitternach* und niedriger Aktivitgt am Mittag gefunden (BACK, HAMPRECItT). Ein gleicher Rhythrnus ergab sich bet der Untersuchung der AktivitAt der fl-Hydroxyfl-methyl-glutaryl-CoA Reduktase, des geschwindigkeitsbestimmenden Enzyms der Cholesterin-Synthese, das nach Homogenisieren der Leber in der 2r anzutreffen war und mit ether neuen Methode bestimmt wurde (HAMPRECHT). Versuche mit Hemmstoffen der Proteinsynthese weisen darauf hin, dab die gefundenen Aktivitgtsschwankungen auf Schwankungen des Enzymspiegels zurfickzuft~hren sind. Wie nachgewiesen werden konnte, l~Bt sich der Reduktasegehalt in den Mikrosomen auch durch Nahrungsentzug oder durch Fi~tterung yon gallensauren Salzen erniedrigen. AuBerdem scheinen auch hormonelle Faktoren an der l~egulation des Enzymspiegels wesentlich mitzuwirken (BACK, HAmP~ECH~). Fe#siiuresynthetase. Die Bedingungen zur Kristallisation des gereinigten Multienzymkomplexes aus Here wurden systematisch studiert mit dem Ziel, Kristalle zu gewinnen, die zur R6ntgenstrukturanalyse geeignet sind (OEsTEt~HELT). In Zusammenarbeit mit dem Institut ffir Physikalische Chemie der Universit~t Graz (Leitung Prof. KRATKY)wurden R6ntgen!deinwinkel-Untersuchungen am Multienzymkomplex durehgeft~hrt, deren Ergebnisse mit dem Modell eines hohlen Rotationsellipsoids (230 • 230 • 280 ]~), dessen Wanddicke 20 -~ betrAgt und das eine Mittelwand yon ebenfalls 20 ~k Dicke

besitzt, in Einldang stehen (OEsTERI~EL~). Das seit langem angestrebte Ziel, den Multienzymkomplex reversibel in Unterei~cheiten zu spalten, wurde erstmals erreicht. Bet wiederholtem Einfrieren der mit I M LiC1 oder I M NaC1 versetzten Enzyml6sung auf --70 ~ tritt Dissoziation des Multienzymkomplexes yore 2r 2,3 Millionen in Untereinheiten yon Mol.-Gew. 500000 bzw. 250000 ein. Sie erwiesen sich Ms enzymatiseh inaktiv, konnten abet nach Erniedrigung der Salzkonzentration dutch Verdiinnung oder Dialyse den aktiven Itomplex wieder zurt~ckbilden (SUPPER). Der Abbrueh der Fettsiiure-Synthese aus Aeetyl-CoA, MMonylCoA und TPNI-I ant der Stufe yon Palmitin- und Stearins~ure lieB sich damit erklAren, dab jeder im Zuge der Synthese gebildete ges~tttigte Carbons~ure-IRest zwei IReaktionsm6glichkeiten hat: er wird entweder aus der covMenten Bindung im

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Naturwissenschaflen

Max-Planck- GesellschMt 1968--t969

Multienzymkomplex auf Coenzym A t~bertragen oder er kondensiert mit Malons~ure unter I~ettenverl/ingerung. Dabei ist ab einer Kettenliinge yon 13 C-Atomen die Trans~erreaktion mit einem Energieinkrement yon - - 0 , 9 k c a l je neu hinzukommende Methylen-Gruppe beginstigt. Mit dem aus diesem Modell abgeleiteten mathematischen Ausdruck lieB sich das Spektrum der unter versehiedenen experimentellen Bedingungen gebildeten Carbons~uren zutreffend beschreiben

(SUMPER, OESTERHELT). Dureh Verlagerung der FettsXuresynthese an einen iVlultienzym-Komplex wird eine Kompartimentierung erreicht. Den Kontakt nach augen stellen die verschiedenen Acyltransferasen dar, unter deren Wirkung der ,,Starter" Essigsiiure und der ,,Baustein" Malons~ure in die synthetische Maschinerie eingebracht und das fertige Produkt aus dem Komplex entlassen werden. Die Spezifit~t der fGr den , , S t a r t " der Synthese verantwortlichen Acyltransferasen wurde systematisch untersucht. Neben Essigs~ure erwies sich auch Caprins~Lure Ms verhi~ltnism~gig aktiv. Diese S~ure lieB sich im Alkan-Teil ehemisch ver~Lndern, ohne damit die F~higkeit, als ,,Starter" dienen zu k6nnen, einzubfigen (PIRSON). Das aktive Zentrum der Acetyltransferase wurde dutch Beladung des Multienzym-Komplexes mit ~C-Acetat radioaktiv markiert. Aus den Ergebnissen des proteolytischen Abbaus folgt die Aminosi~uresequenz Lys-(O--Acetyl)-Ser-Gln-Gly-Leu-Thr-Val-Ala-Val f i r das aktive Zentrum (ZIEGEm~OR~). Die Fettsgure-Synthetase aus Penicillium patulum wurde isoliert. Sie zeigt in ihrer Struktur und ihren enzymatischen Eigenschaften groge Ahnlichkeit mit dem Multienzym-Komplex aus Hefezellen (HOLTERMOLLER).

6-Methylsalicylsiiure-Synthetase. Der aus PenicilIium patulum 100fach angereicherte einheitliehe Multienzym-Komplex besitzt ein Mol-Gew. yon 1,3 Millionen. Bei Ersatz yon AeetylCoA als ,,Starter" der Synthese durch Propionyl-CoA wurde die Bildung yon 6-~thylsalicyls~ure nachgewiesen. AuBerdem lieB sieh zeigen, dab analog zu den Verhiiltnissen bei der Fetts/iuresynthese auch bei der Synthese der Benzol-Derivate zwei Arten yon SH-Gruppen aktiv beteiligt sind (DIMRO~I~). I m Zusammenhang damit konnte die Anwesenheit einer ,,acyl carrier protein"-Komponente mit 4'-Phospho-pantethein als Wirkungsgruppe durch mikrobiologischen Nachweis yon Pantothensgure als Produkt eines mit Phosphatase und Peptidase behandelten alkalischen Spaltstiickes der gereinigten Synthetase gesichert werden (GREULL). Unter Verwendung yon Triaeets~ure-~thylester als Modellsubstrat wurde die Anwesenheft einer TPNH-spezifisehen Triacetsiiure-Reduktase im Enzymkomplex nachgewiesen (SEYFFERT).

6-Metl~ylsalioylsiiure-Decarbo~ylase. Zur Enzymbestimmung wurde ein empfindlicher optischer Test ausgearbeitet, der die yon UV-Lieht ausgel6ste starke Fluoreszenz yon 6-Methylsalicylsgure mit Maximum bei 420 n m ausnt~tzt. Das aus Penicillium patulum-Extrakten 1500faeh angereieherte E n z y m erwies sich als molekular einheitlich mit Molekular-Gewicht 58000. AuBer 6-Methylsalicyls/~ure wurden yore gereinigten E n z y m auch Orsellinsiiure und Homoorsellinsgure decarboxyliert. 3- und 4-Methylsalicylsi~ure wurden nicht decarboxyliert; sie elwviesen sich iedoch als kompetitive Hemmstoffe (VOGEL). ~-Ketoglutarat-Dehydrogenase. Nach Ausarbeitung eines Reinigungsverfahrens fftr das E n z y m aus I-Iefezellen wurden die Stabilit~tseigensehaften eingehend studiert (OI~ORI; KATSURA). Phospho[ructokinase. Ein neues Verfahren zur Isolierung des Enzyms aus Hefezellen bis zu molekularer Einheitlichkeit und Kristallisierbarkeit wurde entwickelt. Die Beteiligung allosterischer EHektoren in der Regulation des reinen Enzyrns, dessen Molekulargewicht 500000 betr~tgt, wurde eingehend untersucht (JAucH).

Max-Planck-Institut ffir Zellphysiologie, Berlin-Dahlem Direktor: Prof. Dr. OTTO WAI~BURG (gest am t. 8. t970). - Direktor am Institut: Prof. Dr. BIRGIT VENNESLAND. - - Auswartiges Wissenschaftliches Mitglled: Prof. Dr. DEAN BUEK, Bethesda/Md., USA. - - Wissenschaftlich Arbeitende: sti~ndig 12. - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 368; 1969, 431.

Photosynthese Lebende Chlorella binder bei Gegenwart yon Sauerstoff pro Molekil Chlorophyll I Molekt~l CO s zu dem Photolyten der Photosynthese und spaltet im Licht den Photolyten in I Molekill O s, I Molekfil CHsO und I Molekfil freies Chlorophyll. Ist dabei A das gesamte Chlorophyll einer Chlorella-Suspension, c das mit Kohlensgure verbundene Chlorophyll - - der Photolyt - - und also ( A - c ) das freie Chlorophyll, so linden wir, dab bei alien physiologischen CO2-Drueken und Lichtst~rken die Differentialgleichung gilt:

--de dt = k x ' ~

(1)

wo t die Zeit bedeutet, k1 die Geschwindigkeitskonstante der Photolyt-Spaltung im Licht und k s die Geschwindigkeitskonstante der Resynthese des Photolyten. - - I m stationgren Zustand der Belichtung und des COs-Drucks ist:

O=kx.c--ks.(A --c);

h2

c = A " k~ + h z ;

c

ks

~ - = e = k~.+hz 9

Ist k 1 ~ 0, so ist e = t, also das gesamte Chlorophyll mit CO~ verbunden. Ist k 1 grol3 gegen hs, so ist e klein gegen t, also fast das gesamte Chlorophyll frei (O. WARBURG, G. KRIPPAIn. und A. LEHMANN). Wenn CO s sich im Leben mit Chlorophyll verbindet, so ~.ndert sich die Lichtabsorption in einem MaB, das zu der Auffassung stimmt, dab die CO s i m isocyclischen Ring, wahrscheinlich an Kohlenstotfatom t0 der Chlorophyll~ormel yon HANS FISCHER, gebunden wird. Das verwendete MeBinstrument, der ,,Double Beam Monochromator yon Amino-Chance", gab dabei Ausschl~ge, die welt auBerhalb der m6glichen Fehlergrenzen lagen und rnit dem Schreiber registriert wurden (O. WARBURG, E. BIRKICHT und G. PAHLKE). Da nur das mit CO~ verbundene Chlorophyll im Licht CO~ spaltet und Sauerstoff entwickelt, so dart bei der Berechnung der Quantenausbeute nur das yore Photolyten absorbierte Licht in die Rechnung eingesetzt werden, nicht aber das yore freien Chlorophyll absorbierte Licht. Der Quantenbedarf l/q~ pro Molektil gespaltener CO 2 oder pro MolektH entwickelten O s ist also nieht

1

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9

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(2)

sondern (3)

wo J die eiugestrahlte Quantenintensit~t ist, 0~ der vom gesamten Chlorophyll absorbierte Bruehteil yon ar, abet ~ ' e nut der vom verbundenen Chlorophyll absorbierte Bruchteil yon J . Berechnen wir den Quantenbedarf mit der neuen Forreel (3), so finden wir bei alien CO2-Drucken und Lichtst~rken den Quantenbedarf der Lichtreaktion 1

9 wie es das Gesetz yon EINSTEIN verlangt. Berechnen wit abet den Quantenhedarf mittels der alten Formel (2), so Iinden wit die bekannten chaofischen Quantenausbeuten, zum Beispieh --=t0 oder - - = t 0 0 , wenn e = 0 , 1 oder 0,04 ist. 9 9 Nur wenn ~ = 1 ist, wie es in unseren Pionierarbeiten der Fall war, erhlilt man aueh mit Formel (2) den wahren Quantenbedarf der LiehtspMtung, 1/~o= 1. So versteht man nunmehr den Krieg uln 1000 bis 10000% der Gr6Be der Quantenausbeute, der 30 Jahre fang die Wissenschaft der Photosynthese diskreditiert h a t (O. WA~BURG, G. I~RIPPAHL und A. LEIIMANN). Nachdem nunmehr mit zwei unabh.~ngigen Methoden - - einer manometrischen und einer optischen - - bewiesen ist, dab die Kohlens~ure innerhalb des Chlorophyllmolektils unter EntwieMung yon Sauerstoff gespalten wird, wird man in die Energiegleichungen der Photosynthese das Chlorophyll einfiihren miissen, obwohl das Chlorophyll als Natalysator sich aus der Bilanz der Gleichungen h e r a u s h e b t Dann erhalten wit: I Photolyt + t N," h" v = 1 O 3 + t CH20 + 1 Chlorophyll ~/~ O 2 + s/a CH20 = s/3 H~CO~ + 76000 cal. 76000 cal. + t H oCOs + t Chlorophyll == t Photolyt Bilanz : 1/a HaCO ~ + t N O9h. v = x/s O 3 + 1/~ CH20

~7. Jg., Heft 1~, 1970

Max-Planck-Gesellschaft ~968--1969

wo also die Lichtreaktion die yon EINSTEIN veflangte t-Quantenreaktion ist und die ~/a Ri~ckreaktion die 1-Quanten-Lichtreaktion thermodynamisch erm6glicht. Sowohl ElmS2EI~CS Gesetz als aueh die Gesetze derThermodynamik sind also hier erffillt, womit die Energefik der Photosynttlese ,auf die einfachsten Gesetze der unbelebten Welt zurfickgeffihrt ist. I~eine Quantasomen, die Lichtquanten sammeln und vereinigen, sind mehr erforderlich! Inzwischen haben wir damit begonnen, die Chemie der Chlorophyll-I{atalyse aufzukli~ren, indem wir ChlorophyUmodelle herstellen, die das Spektrum des Photolyten zeigen. Es ist genau dieselbe Methode, mit der wit frflher den ,,sauerstoffiibertragellden Bestandteil" der Atmungsfermente bestimmt haben und mit der wit heute den ,,kohlens~urespaltenden Bestandtefl" der Photosynthesefermente bestimmen.

Verhi~tung des Krebses (O. WARBURG,A. W. GEISSLER und S. LOrEnZ). Da die heute bekannten Carcinogene etwa 80 % der menschlichen Krebsfiille erzeugen, so kalln man mindestens 80 % der Krebsf~lle verhflten, wenn man die Carcinogene yon den gesunden Zellen des Menschen fernhAlt. Es bleibt ein Rest yon h6chstens 20 % ffir den sog. spontanen t{rebs t~brig, dessen Verhfitung noch immer ein Problem der Wissenschaft ist. Wit habcn einen einfachen in vitro-Test zur Untersuchung dieses Problems entwickelt. 10t~gige HQhller-Embryonen wurden mittels Trypsin zu Einzelzellen zerteflt, die in geeigneten Kulturmedien schnell waehsen. MiBt man den Stoffwechsel solcher in vitro gewachsenen embryonalen Zellen, so filldet man entweder, dab der reine Atmungsstoffwechsel, mit dem die embryonalen Zellen im I~6rper leben, erhalten bleibt oder dab der embryonale Stoffwechsel in den G~rungsstoffwechsel der I~rebszellen umschl~gt. •ach allen Erfahrungen fortgesetzter in vitro-Zfichtung kann man die ggrenden ZeUen dann mit Erfolg auf Tiere transplantieren. Bei der Anwendung des Tests h a t sieh gezeigt, daB man den Umschlag des embryonalen Stoffwechsels in den Krebsstoffwechsel auf zweierlei Art erzeugen kann: entweder, indem man Zellen, die mit B-Vitaminen gesAttigt sind, zeitweise unter Sauerstoffmangel bringt; oder indem man Zellen, die mit Sauerstoff ges~ttigt sind, zeitweise unter Vitamin B-Mangel bringt. Beiden Methoden gemeinsam ist, dab sie eine Hemmung der Atmung erzeugen. Es ist ein weiteres Ergebllis der Anwendung des Tests, dab Vitamin ]3z eine Sonderstellung unter den B-Vitaminen einnimmt. Ullter unseren Versuchsbedingungen genfigte der Zusatz yon 0,025 ~ Vitamin t31 pro cm 3 Medium, ohne Zusatz anderer B-Vitamine, um den Umschlag des embryonalen Stoffwechsels in I~rebsstoffwechsel, also die Entstehung des Krebses, zu verhiiten. Nat~rlich folgt daraus keineswegs, dab die anderell B-Vitamine fiberfifissig sind, sondern es folgt lediglich, d~B yon Vitamin ]31 gr6Bere I~onzentrationen erforderlich sind als yon den anderen B-Vitaminen, wenn die Entstehung des iKrebses verhfitet werden soil Die biochemische ErtdArung ist, dab der Weg yon Atmung und Ggrung beim Abbau der Kohlehydrate bis zur Entstehung der Brenztraubellsgure gemeinsam ist; dab sich abet dann die Wege trellnell, indem auf dem G~rungsweg die ~3rellztraubensAure durch DPNH~ zu Milchs~ure hydriert wird, w~hrend auf dem Atmungsweg die Brenztraubens~Lure dutch Vitamin ]31 zu Essigs~ure oxydiert wird. Am Scheideweg yon Atmung und G~Lrullg finder also ein Konkurrenzkampf zwisehen DPNH~ und Vitamin ]3z start, bei dem die Atmullg nur dann gewinnt, wenll das Vitamin ]3z im t3berschuB vorhanden ist. Medizinisch ist die Konsequenz, dal3 bei der Verhfitung des Krebses dutch die B-Vitamine die Gr6Benordnung der Dosis des Vitamins B z erh6ht werden mul3.

M a x - I ~ l a n c k - I n s t i t u t f'fir Z i i c h t u n g s f o r s c h u n g , (Erwin-Baur-Institut), KSln-Vogelsang Direktoren: Prof. Dr. WILHELM MENKE und Prof. Dr. JOSEPH S~RAUB. - - Weiteres Wissenschaftliches Mitglied: Prof. Dr. WILHELM RUDORF (gest. am 26. 3. 1969). - - A u s w ~ r t i g e s Wissenschaftliches M_itglied: Dr. PETER MICHAELIS, Porto Ceresio/ I• - - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 369; 1969, 432.

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Abteilung M e n k e Direktor: Prof. Dr. WILHELM MENKE. - - Wissenschafs Arbeitende: st~Lndig 6, nichtst~ndig 7. Ausl~ndische GRste t. Wi~hrend der Ulnwandlung yon ]~tioplasten in Chloroplasten wird das mittlere Trockengewicht der Plastiden verdoppelt, ihr Volumen verdreifacht. Die Menge der 16slichen Stromaproteine bleibt wRhrend des Ergrfinens etwa gleich, w~hrend die Menge der unl6slichen Proteine auf das vier- bis ffinffache zullimmt. Dies h~ngt mit der Bildullg des Lamellarsystems zusammen. Dutch Gel-Elektrophorese liet3 sich zcigen, daB einige Proteine in den Plastidenzentrell und im Lamellarsystem vorkommen. Beim Ergrfinen treten neue Proteinkomponenten in den Thylakoiden auf, w~Lhrend andere, die ursprt~nglich in den Plastidellzentren vorhanden sind, verschwinden. Serologische Untersuchungen ergaben, dab wenigstells zwei Membranproteine im Stroma gebildet werden. Dagegen konnten unter den farblosen Lipiden in Chloroplasten keine Komponenten nachgewiesen werden, die nicht schon in den Etioplasten vorhanden waren (LORsSEN). Antiseren gegen Sulfo-chinovosyl-diacylglycerin agglufinieren Thylakoide nicht, obwohl sie spezifisch yon diesen gebunden werden. Demnach ist die Antigendeterminante ftir die Antik6rper zugi~nglich. Eine Agglutination finder jedoch aus sterischen Grfinden nicht start (RADUNZ). Glykolatoxidase aus Tabak, ein FMN-Enzym, wird dutch Blaulicht gehemmt. Ebenso werden Uricase, L-Lactatdehydrogenase, Xanthinoxidasc and D-Aminosgureoxidase in Gegenwart yon FMN gehemmt. Glucoseoxidase, deren Wirkungsgruppe FAD ist, erwies sich als nicht lichtempfindlich. Glucoseoxidase, bei der das FAD durch FMN ersetzt wurde, butte llur geringe Aktivitgt. Dutch Blaulicht wird jedoch diese geringe Dunkelaktiviti~t auf das Niveau des nativen Enzyms angehoben. ]3ei diesen Blaulichteffekten wird die Wirkullg des Lichtes durch Verbindungen, die den TriplettZustand des angeregten Flavin-Molekfils 16schen, aufgehoben. Da auBerdem die AktivitAtsi~nderung durch Licht auch in Abwesenheit yon Substrat und Sauerstoff erfolgt, kann man annehmen, dab das angeregte Coenzym im Triplett-Zustand mit dem Enzymprotein reagiert (G. SCHMID). Ill einer farblosen Chlorella-Mutante wird die Atmung dutch blaues Licht stimuliert, wenn sie an Atmungssubstrat verarmt ist. Da diese Mutante keine Carotinoide enth~Llt, wohl abet Flavin, ist der Photorezeptor ein Flavin. Aus dieser Alge wurde ein EnzymprAparat hergestellt, welches in Gegellwart yon FMN nur bei Belichtung nnter Sauerstoffverbrauch Glyein oxydiert (Scl~XtlD und SCHWARZE).Blaulicht kann also offenbar den Glykols~ure-Stoffwechsel, dem eine zentrale Rolle bei der Lichtatmung zugesprochen wird, auf zwei Wegen beeinflussen, n~mlieh dutch Hemmung der Glykols~ureoxidase und durch Aktivierung einer Glycinoxidase. Ill der genannten farblosen Mutante konnten Leukoplasten mit Thylakoiden llachgewiesen werden (GERGIS).

Abtcilung Straub Direktor: Prof. Dr. JosEPH STRAUB. - - Wissenschaftlich Arbeitellde in K61n-Vogelsang und Scharnhorst: stSndig t 8.

A rbeitsgruppe Ziichtungs[orschung Das Gen ffir ~3berempfindlichkeit gegen Virus S, das aus einer bolivianischen Primitivkartoffel in Zuchtklone des Instituts iiberfiihrt wurde, hat in Feldversuchen des I~61ner ~Raumes ausnahmslos die spontane Infektion mit Virus S verhilldert. Auch gegell einen abweichenden S-Stamm aus Schottlalld reagierte dieses Material flberempfindlich (~BAERECKE). Die Analyse der in den heimischen I~artoffelfeldern verbreitetell Stitmme des M-Virus mit Hilfe yon Solanum stoloni[erum Gomphrena globosa and dem neu aus Peru beigebrachten Lycopersicon chilense als Testpflanzen fithrte zur Aufstellung yon vier Stammgruppen, die etwa gleich h/~ufig vorkommen (Ross). 13el der Testung yon 200 ~lteren Zuchtklonen verschiedener Abstammung wurdell in keinem Fall eine praktisch brauchbare Resis• gefunden, wolff aber verschiedene Auspr~Lgungsgrade yon Feldresistenz. Formen des wilden S. andreahum und des S. boliviense besitzen eine hohe ~berempfindlichkeit gegen eine der vier M-Stammgruppen. S. stoloni[erum E B S 2630 reagiert mit zwei anderen Stammgruppen fiberempfindlich. Ihre Einkreuzullg als Basis einer M-Resistenzzfichtung ist im Gauge (BAERECKE nnd Ross). Die Analyse des Erbgallgs der Resistenz gegen Biotypen des I~artoffelnematoden mittels Wildartrfickkreuzungen (S. op-

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loeense,

Max-Planck- Gesellsehaft 1968--1969

S. spegazzinii, S. vernei) ergab, dab deutliche dominante Mendel-Spaltungen bet Testung mit dem Biotyp Harmerz und anderen Biotypen vorliegen. Die in den Ausgangsformen und in der F 1 auch gegen die Nernatodenrasse 57/t87 vorhandene Resistenz war dagegen in der zweiten und dritten Rfickkreuzungsgeneration betr~ichtlieh abgesunken, was ant einen polygenen Erbgang sehliel3en Eif3t. 1VJ[ittels einer neu entwickelten Testmethode, welche die Cystenbildung bereits an wenigen Wochen alten S~imlingen siehtbar macht, sind nun Massenteste innerhalb der Vorauslese m6glich. Das Gen F b a u s S. spegazzinii bewirkt nicht nur Resistenz gegen den Biotyp A, sondern auch gegen die Biotypen P o n t und Harmerz (Ross). In der Auf3enstelle Scharnhorst wurden die Kombinationen wertvoller Resistenzgene aus Wildarten und Primitivformen mit Sortengenen fortgeffihrt. Neun Klone mit extremer Resistenz gegen die Viren A, X und Y und mit Resistenz gegen mehere Nematodenbiotypen konnten den Zfiehtern zur Verwendung als Kreuzungseltern, zwei Klone dem Bnndessortenamt zur Priifung flbergeben werden. Folgende Soften, die Zuchteltern des Instituts besitzen, wurden neu zugelassen: Baku E d d a Frila und H y d r a (Privatziichter der BRD) Jaerla Marijke und Resy (Niederlande), Neringa (Estnisehe Volksrepublik) Merca (Mexiko) (BAERECKE,FRANDSEN ROSS). Als Vorarbeiten zur Erstellung yon homozygoten, fiber Samen vermehrbaren Zuchteltern und Sorten (Samenhybrid-Karto[[el) wurden mehere Kveuzungsfamilien des selbstfertilen Solanum verrucosum mit Haploiden hergestellt. Die Prfifung auf Selbstfertilit~it ergah nur wenige selbstfertile S~mlinge (Ross). Die Selektion kreuzungsfertiler, resistenter Haploidklone wurde fortgeffihrt, die Auslese auf Selbstfertilit~it begonnen. I m Hinblick auf die Haploidselektion erschienen Untersuchungen fiber den Zusammenhang zwischen der Plastidenzahl der Stomata und der Polyploidiestufe sowie anderen Merkmalen wichfig. Verschiedene Kategorien yon Polyembryonie liet3en sieh naehweisen. Zwischen der phyllotaktischen Spiralrichtung und physiologischen Eigenschaften, u.a. der Wflchsigkeit, ergaben sich Zusammenh~nge (FRAl~DSEN). Bet der Wintergerste wurde die Zfichtung zur Gewinnung frfihreifender Wintergersten mit ausreichender Winterfestigkeit weitergeffihrt. Eine neue mehltau-resistente Gerstensorte konnte an private Zfichrer abgegeben werden. In Kreuzungen mit nacktk6rnigen VarietEten lassen sich W i n t e r - u n d Sommergerstenstiimme auslesen, die sich durch h6heren N~ihrwert ffir Futterzweeke und dutch h6here Extraktausbeute ffir die Vermfilzung auszeichnen (F. WIENHUES). Die Untersuchungen zur Vererbung und Verbesserung der Qualitiitseigenschaften beim Weizen wurden auf Aufspaltungen aus Artkreuzungen mit Durum-Weizen und Gattungskreuzungen mit Agropyrum ausgedehnt. Die Selektion iiihrte zu Aufspaltungslinien, die einen fiberdurchschnittlichen Proteingehalt aufwiesen (F. WIENHUES und H. PLATZER). Urn die Voraussetzungen ffir eine erfolgreiche Hybridweizenzfichtung zu linden, wurden blfitenbiologisehe und befruchtungsphysiologische Untersuchungen an Weizen, Roggen und an 42- und 56-chromosomigen Triticale unternommen (D~Sou ZA). Aus bestrahltem Weizen-Queckenmaterial wurden Linien isoliert, welche die Gelbrostresistenz aus Agropyrum intermedium enthalten. Es handelt sich besonders um Resistenz gegen die neue agressive Rasse 60. Die IF1 aus der Kreuzung resistenter Pflanzen mit Winterweizen hoher Quaht~it zeigte 1969 chromosomal St6rungen, aber vollst~indige Bindung yon 21 Chromosornenpaaren. Dieses Ergebnis weist auf die M6glichkeit gelungener Translokationen hin (A. WlENHUES). Unter Verwendung m~innlich sterilen Welschen Weidelgrases ist es gelungen, eine Methode zur Lagerung yon Gr~serpollen ffir zfichterische Zwecke zu erarbeiten. Einheitlich m~nnlich sterile Nachkommenschaften yon Weidelgrasern wurden hergestellt. Aus diploiden Festuca-pratensis • Lolium-multiflorumKreuzungen konnten 120 echte F~-Nachkommen herangezogen werden. Ein Stamm Wieser~rispe mit unbehaarten Samen lie~ sich aus Nachkommenschaften der Kreuzung ]~oa pratensis • Poa longi~olia selektieren (NITZSCHE). Durch Erfassung der in vitro verdaulichen organisehen Substanz (VOS) konnten entscheidende Fortsehritte bet der Bestimmung der Futterqualiti~t yon Gr~isern erzielt werdea. Aus VOS und d e m Rohprotein (RP aus N • 6.25 bestimmt) lassen sich die St~irkeeinheiten (StE) und das verdauliche Rohp r o t e i n / t 0 0 g organische Substanz (VRP) ermitteln. Die Korrelationen sind bet 27 F G hoch signffikant. Die Streuung bet der Sch~itzung der StE ist allerdings noch fast

Naturwissenscha[ten

doppelt so grotl wie im Tierversuch (s = 1,70) (MEYER in Zusammenarbeit mit ]?ARRIES, MPI f fir Tierzucht und Tierern~hrung). Bet tetraploiden Lolium multiflorum laufen Untersuchungen zur Bestimmung yon Selektionsparametern ffir die Faktoren: Zeitpunkt des ~hrensehiebens, Ertrag, % R P und % VOS. Aul~erdem werden die zwischen diesen Faktoren bestehenden Korrelafionen erfal3t. Eine vorl~ufige Auswertung yon mehr als 60 % des Versuchsmaterials zeigte: Anteil der genetischen Varianz an der Gesamtvarianz bet: Zeitpunkt des .~hrens c h i e b e n s > 8 0 % , Ertrag 40---60%, %Rp 65--85%, t W O S 60--78 % (MEYER). F fir die Futtergraszfiehtung haben die Untersuchungen fiber die Kronenrostresistenz des Gla#ha/ers und des Deutschen Weidelgrases in den Berichtsjahren in beiden F~illen, namentlich beim Weidelgras (49,5% rostfreie), zu besseren Ausleseergebnissen als in den Vorjahren geffihrt. Die Ergebnisse sind beim Glatthafer (8,2 % rosUreie) insofern besonders wertvoll, als es sich bet den Selektanten zugleich urn Pflanzen mit festem Kornsitz und Grannenlosigkeit handelt. F fir den Glatthaler konnte neben ether vollkommenen auch eine zeitlich begrenzte echte Rostresistenz nachgewiesen werden. Des weiteren sind aus ffinf Rostherkfinften dieses Grases drei unterschiedlich pathogene Kronenrostrassen ermittelt worden. Die Frage nach der ~berdauerungsm6glichkeit des Kronenrostes beim Weidelgras wurde experimentell dahingehend gekl~rt, dab der Pilz - - unter Umgehung yon Basidiosporen und damit eines Zwisehenwirtes - - aus Teleutosporen sogleieh infekti6se Keimschl~uche treibt, die die Horste im April--Mai besiedeln. In ihnen scheint der Pilz bis zum Ausbruch der Uredolager (Mitre August) latent zu bleiben. Untersuchungsergelonisse fiber den Oft des Resistenzmechanismus' in den Blattgeweben der beiden Gr~iser haben darauf schliel3en lassen, dab beim Weidelgras alle Gewebelagen des resistenten Blattes mit Ausnahme der Kutikula Resistenzeigenschaften besitzen, wogegen beim Glatthafer der Sitz des Resistenzmechanismus' auf die Epidermis beschr~inkt ist (SIEBS). Die Mutationsausl6sung mit Chemikalien bet Lupinus angusti]olius ergab hohe Mutationsraten. Ein Zuchrstamm dieser Lupine wurde dem Bundessortenamt zur Wertprfifung fiber-

geben (HACKBARTH). Bet Fragaria konnten bet langsch~ftigen ,,Vescana"-I-Iybriden Fortschritte in der Fruehtfestigkeit, I4elchl6sliehkeit und Beerengr6Be erzielt werden. Typen mit Anpassung ffir mittlere und n6rdliche Breiten wurden durch Anbau und Selektion in Schweden erzielt. Gegenfiber den okto- und tetraploiden Ausgangssorten ist die Mehltauanf~illigkeit in den dekaploiden Selektionen sehr stark erh6ht. Mehltaufreie Pflanzen konnten bisher nur in ether Kombination gefunden werden. Ffir alle Selektionen wurden Pri~fungen des Befallsverhaltens nach kfinstlicher Infektion (Vektorfibertragung) mit nonpersistenten Viren (Curlydwarf-Komplex) durchgeffihrt. Die A_usdehnung dieser Teste aui die neu hergestellten hexaploiden F1-Bastarde war notwendig, um die Zfichtungsbasis in bezug auf die erwfinschte Vir us -Befallsempfindlichkeit zu erweitern (BAUER). Bet Ribes zeigte der Vergleichsanbau yon Stature- und Buschformen yon fiber 100 Selektionen der Schwarzen Johannisbeere, daf3 genetisch bedingte ,, Stammbildner"-Wuchstypen ausgelesen werden k6nnen, die eine Vollmechanisierung yon Anbau und Ernte zulassen. Ein bet der Sorte ,,Westwick Choice" nach R6ntgenbestrahlung ausgelesener Sport mit Straffwuchs ist typentreu vegetativ vermehrbar und als bisher beste Schfittelsorte unter dem Narnen ,,Wesfxa" in den praktischen Anbau eingeffihrt worden. I~reuzungen, deren Nachkommenschaften in Giel3en und Schweden geprfift werden, lassen erkennen, dab das Merkmal Straffwuchs dieser Mutante vererbt wird (BAUER). Eine gr6Sere Zahl groSfrtichtiger Auslesen yon Rubus, z.T. mit Amphorophora-Resistenz und leichterer Fruchtl6slichkeit, wurde an einige Versuchsanstalten zur Ermittlung des Anbauwertes abgegeben (GRUBER). Durch Fri~hselektion auf Schorfresistenz (Venturia inaequalis) kann eine Reduktion der zu priifenden S~imlinge des Apfels auf 5% im ersten Lebensjahr erfolgen. Podosphaera leueotricha (Mehltau) vermag Kultursorten-lNachkommen im ersten Lebensjahr s~imtlich zu befallen (Sekund~rinfektion). Selektion ist deshalb erst nach der Prim~irinfektion im zweiten Jahr sinnvoll. Der yon Malus niedzwetzkyana stammende monomer dominant vererbte Anthozyan-Faktor wird bezfiglich Verteilung, Intensit~it und Stabilit~it modifiziert, wie an Friichten yon Rfickkreuzungsbastarden festgestellt werden konnte.

57. Jg., Heft 12, 1970

Max-Planck-Gesellschaft 1968--1969

Neue Selektionen wurden ffir eine Leistungsprfifung vermehrt

(Zw~NTZSC~R).

Die extreme Heterozygotie der Sauerkirschensorte ,,Schattenmorel]e" konnte in Selbstungsnachkommenschaften nachgewiesen werden. In I~-Naehkolnmenschaften Ilimmt die Inzuchtdepression zu, die Variabilit~Lt in der Farbe des Austriebs und der Fruchtgr613e bet den fiberlebenden Pflanzen ab, und es spalten neue, innerhalb dee Art Prunus cerasus nicht bekallnte Eigenschaften heraus, die indirekte Resistenz gegen Narbeninfektion (Monilia, Steeldenberger Virus) bewirken. Variabilitiit yon Baumeigenschaftell ill Selbstungsnachkommenschaften weiterer Sauerkirschensorten weisen auf deren Heterozygotie hin. Aus Inzuchtliniell sind zwei groBfrfiehtige Sauerkirschenklone zus~tzlieh an Vermehrer im In- und Ausland abgegeben worden. Es gelang, die Monilia-Infektionsmethode nochmals zu verbessern und ein erweitertes Selektionsmaterial aus I x- und I~-Linien, Sortenkreuzungell sowie Einfach- und Doppelhybrlden auf Widersfandsf/ihigkeit gegen Sclerotinia laxct (Zweigsterben, Monilia-Krankheit) zu testen. Resistente und teilresistente Pflanzen warden gefunden (ZwINTZSCHER).

Untersuchungen iiber eille IKontrolle der Nacheffekte in Samen, die mit/t"thflmethansul/onat behandelt wurden, fi~hrten bet Gerste zu dem Ergebnis, dab dutch Nachw~sche und anschliel3ende Rfcktrocknung der Samen auf einen extrem geringen Wassergehalt die Naeheffekte ausgeschaltet werden k6nnen: ,,~bertroekene" Samen k6nnen beliebig lange gelagert werden, die Mi-Sch~Ldigung llnd die M2-Chlorophyllmutationsrate bleiben im Vergleich zur Nicht-Lagerung unver~ndert (GICHNER, GAUL). Die Untersuchungell fiber die Bedeutung yon Kleinmutationen an Gerste und Weizen ffihrten zu deE Folgerung, dab ,,genetisch reine Linien" nur eine abstrakte Modellvorstellung sind. Aus sogenannten reinen Linien lassen sich ohne mutagene Behandlung Kleinmutantenst/imme mit einem um 5 % erh6hten Ertragspotential und mit mutagener Behandlung solche mit einem u m t0% erh6hten Ertragspotenfial isolieren. Die durch Kreuzung erzielte genetische Varianz quantitativer Merkmale erwies sich fiberraschenderweise nicht gr613er als die durch Bestrahlung oder durch Behandlung mit chemischen Mutagenen induzierte. Aufgrund der langj~thrigen Experimente wurde den praktisehen Zfichtern empfohlen, ihre Erhaltungszfichtung mit HiKe yon induzierten Kleinmutationen zu betreiben (GAUL, teilweise mit ULONSlCA, Bayr. Landessaatzuchtanstalt). In dell Untersuchungen an GroBmutationen diente eine erectoides-Mutante als Modell fflr eingehellde Studien der Mutanten-Merkmalsvariation dutch VerAnderung des genetischen Hintergrundes. Kreuzullgskombinationen zwischen Gersten aus dem Weltsortiment und der erectoides-Mutante wurden analysiert. Danach n i m m t das Ausmal3 der Merkmalsvariation des untersuchten erectoides-Komplexes dutch die Veriinderung des gelletisehen Hintergrundes mit abnehmender genetiseher Verwandtschaft der beiden Kreuzungspaxtner zu. Weiterhin treten in Kreuzungen mit nahe verwandten Formen variierte Mutanten seltener auf. Variierte Mutanten mit extremer Merkmalsvariation besitzen z.B. nur noeh etwa 1/3 der Halml/inge der erectoides-Mutante, w~hrend gleichzeitig die Spindelglieder mehr als 1/~mal liinger sind. Variierte Mutanten ganz verschiedener Art kSnnen zur Konstanz gezfichtet werden, wodurch eine genetische Kontrolle der aufgetretenen Ver~nderungen erwiesen ist. Unsere t~rgebnisse zeigen, dab die zfichterisehe Bedeutung yon Grol3mutationen vor allem in deren Verwendung als Kreuzungseltern liegt. Um gewfnschte Typen selektieren zu k6nllen, muB die Kreuzungspopulation aus der Mutante und einem genetisch nahe verwandten Elter umfangreicher sein als bet Verwendung eines entiernt stehenden Kreuzungspartners (GAUL, GRUNEWALDT). In den Versuchen zur Diploidisierung autotetraploider Gerste konnten bet den Auslesest~mmen weitere Fertilit~tssteigerullgen erzielt werden. Die Verminderung des Anteiles yon Pflanzen mit extrem niedriger Fertilit~t bet solchen Stiimmen l~i3t darauf schliei3en, dab die Alleuploidenfrequenz abgenommen hat. Daffir spricht auch die Abnahme der kleink6rnigell Siebfraktionen. Ergebnisse vorliiufiger cytologischer Untersuchungen lassen vermuten, dal3 eine teilweise Diploidisierung erreicht worden ist, d.h. es wurde eine Zunahme yon Bivalenten, dagegen eine Abnahme yon Tetravalenten, Univalenten und Tetraden mit Mikronuklei gefunden (GAUL, FRI~MEL). 46 a Naturwissenschaften 1970

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2i rbeitsgruppe Genetik Mit HiKe dee tr~gerfreien Durchflu~3-Elektrophorese und yon Sephadex-Ionenaustauschern konnte das weibliche Gamlon yon Sphaerocarpos donnellii Aust. ill hochgEadig gereinigter Form gewonnen werden. Nach saurer Hydrolyse wurden auf dem DfinnsehiehtchEomatogramm ninhydrin-positive Substanzen nachgewiesen (ScHIEDER). Die Bearbeitung des von den weiblichen Gameten der marinen Braunalge Ectocarpus silicutosus produzierten Gamons wurde fortgesetzt. In ether vergr613erfen Kultur- und Sammelanlage k6nnen nun mg-Mengen der Substanz gewonnen werden. Unter Anwendung verschiedener spektroskopischer Methoden und Abbaureaktionen ist die Aufkl~Euug der Molekfilstruktur im Gange (~/IOLLER). Naeh Behandlung yon Zellsuspensionen der Chlamydomonas reinhardi mit Nitro-nitroso-methyl-guanidin wurden auxotrophe Mutallten isoliert. Die Identifizierung dee Mutanten ist in Angriff genommen (BINI)II~C). I-taploide Petunia hybEida der Sorte Blue Bedder blfiht krMtig blau. An auftretenden Scheeken kann die MutabilitSt eines Grundfaktors der Anthocyanbildung verfolgt werden. Bet der Stecldingsvermehrung dee v611ig sterilen Haploiden ist es m6glich, bis zn Formen mit fast weii3en Blfiten zu selektieren. In Gewebekulturen dieser Petunien I~Bt sich auf Resistenz gegen hohe Streptomycin-Konzentration selektieren (STRAUB). Bet sich teilellden Chloroplasten (Peperomia metallica) konnten der Aufbau und Abbau dee Thylakoide innerhalb normaler Plastidenfunktionen beobachtet werden. Die Thylakoide werdell bet der St~rkekondensation im Rahmen der Photosynthese abgebaut. Auch bet ausgewachsenen Chloroplasten bilden sich aus der illneren Plastidenmembrall neue Thylakoide dutch Invagination. Bet synehronisierten Chlorellen lieB sich die Entwicklung der Zellstrukturen, die im Teilungszyklus auftreten, welter pr~Lzisieren (BARTELS).

Von der MPG betreute wissenschaftliche Einrichtungen Institut ffir Bildungsforschung in der M a x - P l a n c k - G e s e l l s c h a f t z . F . d . W . , Berlin-Wilmersdorf Direktor: Prof. Dr. h.c. HELLMUT BECKER. - - Direktoren am Institut: Prof. Dr. FRIEDRICH ENDING, PLOt. Dr. DIETRICH GOLDSCHMIDT, Prof. SAUL B. ROBINSOHN, M. A. Ph. D. - Wissenschaftlich Arbeitende: st~indig 56, nichtstiindig 12. - Ver6ffentlichungen s. Jahrbuch MPG 1968, 371; 1969, 434. Das Projekt fiber Beru/svorbemit~tng und berufliche Autonomie hat naeh entsprechender theoretischer Vorbereitung und erneuter Revision der empirischen Instrumente auf Grund eines Vortests die Haupterhebung yon 286 Interviews und 229 psychologischen UnteEsuchungen abgeschlossell. Die Rechenarbeiten wurden auf den elektronischen DatenveraEbeitungsanlagen dee Techn. Univ. Berlin und des Rechenzentrums Darmstadt ausgeffihrt. - - Ill den Curr@ulumstudien sollen zur wissenschaftlichen Fundierung yon Entscheidungen fiber das Curriculum Methoden entwickelt werden, um Lebens- und damit Anwendungssituationen abzugrenzen. Ein interdisziplin~Ees 6konomiseh-soziologisches Projekt fiber arbeitswirtschaftliche Probleme einer dynamischen Bildungspolitik versucht, den traditionellen Manpower-Ansatz der Bedarfsprognose umzukehren und geht yon der Fragestellung aus, wie das BeschMtigungssystem einer Volkswirfschaft auf variierende Mengell und Qualit~tten yon Absolventen der weiterffhrenden Bildungseinriehtungen reagiert. In einer ersten Studie wurden s~mtliehe bisher absolvierfen Diplom-Politologen des Otto-Suhr-Instituts an der Freien Univ. Berlin nach ihrem beruflichen Verbleib befragt. Offellbar ist der Berufserfolg der Politologen kaum geringer als der der meisten andeEeI1 Akademiker. Im Projekt fiber die Messung yon Schulleistung wurde die erste Testphase zu Beginn dee Schuljahre *968/69 eingeleitet, die zweite Testphase im Winter 1969 abgeschlossen. Das Projekt befindet sich seit Ende 1969 in der Auswertungsphase. Die Untersuchung fiber die Ausbildung der Re[erendare des H6heren Lehramtes beginnt mit dee Hauptbefragung. Die dazu notwendigen 50Vorlnterviews an ffinf Ausbildullgs-

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Max-Planck- Gesellschaft t968--1969

Naturwissenscha/ten

seminaren, postalisehe G e s a m t e r h e b u n g e n a n s~mtlichen Ausbildungsseminaren u n d der P r e t e s t m i t 5 Pers6nlichkeitsfragebogen an 8 Ausbildungsseminaren m i t ca. 700 Referendaren befinden sich z.T. noch in der Auswertung. 1969 wurde m i t einer Sozialisationsstudie ,,Elternhaus u n d Schule" begonnen. Die Einflfisse des famfli~ren sozialen H i n t e r g r u n d e s u n d der innerfamili~ren K o m m u n i k a t i o n s s t r u k t u r auI die emotionale u n d kognitive Entwicklung yon 4--6j~hrigen K i n d e r n soll repr~Lsentativ u n t e r s u c h t werden. Die vergleichende Studie fiber IReformen zur Differenzierung im Sehundarschulwesen wurde abgeschlossen. Von den Einzelstudien ist eine historisch-kritische Arbeit fiber Arbeitskriiftebedarfsprognosen als Grundlage der Bild u n g s c h a n c e n abgesehlossen worden. Eine Studie auf der Basis der Wirtschafts-, Sozial- u n d Bildungsstatistiken fiber strategische Probleme der F o r s c h u n g s p l a u u n g u n d der Forschnngsorganisation wurde beendet. Eine andere Arbeit befaBte sich a m Beispiel der Bildungsforschung m i t der Theorie u n d Technik des internationalen Vergleichs. I n der Abschlugphase befindet sich eine Studie fiber die Studentenf6rderung im internationalen Vergleich. I m R a h m e n juristischer Projekte w u r d e n abgeschlossen: eine Analyse der Rechtsetzung in der Beru/sausbildung durch Industrie- u n d H a n d e l s k a m m e r n sowie Handwerksorganisationen u n d eine U n t e r s u c h u n g der verfassungsreehtlichen Stellung privater Hochschulen in den USA. - - Auf d e m Gebiet der Hochschul/orschung wurde eine internationale annotierte Bibliographie z u m AbschluB gebracht. In der Dokumentation h a t sich eine programmierte Lochstreifenschreibmaschine hervorragend bews Beim A u f b a u eines ffir die Sachersehliegung grundlegenden projekt-orientierten T h e s a u r u s s t e h t die S t r n k t u r i e r u n g der Deskriptoren d u t c h die interdisziptin~r arbeitenden Wissenschaltler kurz vor d e m AbschluB.

nisation (ICSU/CODATA) nach Deutschland geholt u n d in F r a n k f u r t lokalisiert werden; Direktor des Sekretariats wurde ein bisheriger Mitarbeiter des I D W . - - I m fibrigen bezog sich die internafionale Z u s a m m e n a r b e i t auf Aufbau u n d E n t w i c k h n g bilateraler oder multflateraler Fachprojekte. Dabei h a t sich das I n s t i t u t initiativ u n d nicht n u t finanziell beteiligt an der E i n r i c h t u n g eines vollautomatischen Informat i o n s s y s t e m s ffir Lebensmittelwissenschaften m i t England, U S A u n d Holland u n d dem Aufbau eines D o k u m e n t a t i o n s r i n g s Betriebswirtscha[t, an dem sich z.Z. Frankreich, England, Holland, Italien, Spanien u n d nenerdings die C S S R beteiligen. Beide Projekte werden in enger Z u s a m m e n a r b e i t m i t der ZMD betrieben u n d dienen meth0diseh (vollautomatische Herstellung eines Referateorgans bzw. einer Bibliographic mit Registerwerken) wie organisatorisch als Modelle fiir internationale Projekte. Einen zweiten T~tigkeitsbereich bildete die F 6 r d e r u n g yon A usbildung, Forschung u n d Methodik. Neben die erweiterte Tgtigkeit des v o m I n s t i t u t finanzierten L e h r i n s t i t u t s t r a t eine m i t Mitteln des I n s t i t u t s gegrfindete Schule ffir medizinischtechnische D o k u m e n t a t i o n s a s s i s t e n f i n n e n an der Universit~tt Ulm als Modell ffir weitere Ausbildungseinrichtungen. Besondere A u f m e r k s a m k e i t w u r d e n ~ b e r l e g u n g e n geschenkt, in welcher Weise die sich schnell entwickelnden Dohumentationsund Informationswissenschaften an Universit~ten u n d F o r s c h u n g s i n s f i t u t e n zu betreiben seien. Ein Gutachten, das insbes. U S A - E r f a h r u n g e n berficksichtigt, liegt dem I D W zur A u s w e r t u n g vor. - - Die apparative A u s s t a t t u n g y o n Dokumentationsstellen, insbesondere a u c h der ZMD u n d der ReproAbteilung des IDW, wurde zur F 6 r d e r u n g der EDV- u n d Reprotechniken erweitert.

Institut fiir Dokumentationswesen, Frankfurt a. M.

GeschMtsffihrender Direktor: Dr. MARTIN CREMER. DirekWissenschaftlich Arbeitende : stAndig 17. - - Ver6ffenflichungen s. J a h r b u c h M P G 1968, 376; 1969, 440.

Zentralstelle fiir maschinelle Dokumentation, Frankfurt a. M. -

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tor : KLAIIS SCHNEIDER. - -

Direktor: Dr. IVIARTIN CREMER. Wissenschaftlich Arbeitende: stgndig 8. - - Ver6ffentlichungen s. J a h r b u c h M P G 1968, 376; 1969, 439. -

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Die Tendenz des m o d e r n e n D o k u m e n t a f i o n s w e s e n s geht auf fachliche K o n z e n t r i e r u n g u n d auf verst~rkte Internationalisierung. Diese Tendenz h a t auch die T~tigkeit des I n s t i t u t s im Berichtszeitraum entscheidend beeinflul3t. Als Folge der Konzentrierungsbewegung u n d der d a m l t verb u n d e n e n P l a n u n g u n d Initiative des I n s t i t u t s ist die Zahl der F 6 r d e r u n g s v o r h a b e n bet steigendem F i n a n z v o ] u m e n stAndig zurfickgegangen (von ca. 90 aui ca. 40). D a d u r e h sind gr6i3ere, v o m I n s t i t u t intensiver als bisher betreute u n d beeinflul3te Vorhaben gef6rdert worden. Zu erw~hnen ist die weitere F 6 r d e r u n g ether kooperativen Landbaudokumentation u n d gezielter Vorhaben im Bereich der medizinischen B e f u n d d o k u m e n t a t i o n u n d Statistik. Beide Schwerpunkte k 6 n n e n allmghlich a b g e b a u t werden, da sie wie vorgesehen in die H~nde der Unterhaltstr~ger fibergehen. Gleiches gilt ffir die Projektgruppe ~fberseedohumentation, n a c h d e m sich B u n d u n d L a n d H a m b u r g zur g e m e i n s a m e n Finanzierung entschlossen haben. -- Dagegen sind andere Gebiete starker in den Vordergrund getreten: durch Mittel des IDW, die 1969 u m einen zweckgebundenen Zuschul3 des Bundesforschungsministeriums u m I Million DM e r h 6 h t wurden, k o n n t e ein arbeitsteiliges, abet als G e s a m t k o n z e p t gesehenes Dokum e n t a t i o n s s y s t e m der Chemie u n d der Chemischen Technik, ffir das hohe Vorleistungen der Industrie vorliegen, wesentlich gef6rdert werden. _~hnliches grit ffir die Arbeiten des Ausschusses P a t e n t d o k u m e n t a t i o n , in d e m die Grundlagen ffir ein internationMes S y s t e m der Patentauswertung ffir I n f o r m a tionszwecke ausgearbeitet werden. Z u s a m m e n m i t d e m Bundesf o r s c h u n g s m i n i s t e r i u m u n d der Gesellschaft ffir W e l t r a u m forschung h a t das I n s t i t u t eine breit angelegte Studie zur Vorbereitung ether zentralen Werksto/[datenbank anfertigen lassen als Grundlage ffir entsprechende E m p f e h l u n g e n an die Bundesregierung. Auf dem Gebiet der Sozialwissenscha[ten s t a n d e n die E i n r i c h t u n g eines I n f o r m a t i o n s z e n t r u m s fflr Sozialwissenschaffen sowie Maf3nahmen fiir Stadt- u n d R a u m p l a n u n g im Vordergrund. I m internationc~len Bereich h a b e n die Mitarbeiter des I n s t i t n t s verst~rkt in den e n t s p r e c h e n d e n Ausschfissen der OECD u n d der EVgG mitgewirkt. - - Mit U n t e r s t f i t z u n g des I D W k o n n t e das Sekretariat ether internationalen wissenschaftlichen Orga-

Die ZMD fflhrt Computer-Arbeiten ffir D o k u m e n t a t i o n s - u n d Informationsprojekte aus. Sie betreibt Forschungs- u n d E n t wicldungsarbeiten auf d e m Gebiet der maschinellen D o k u m e n tation. - - Die Arbeiten zur maschinellen Herstellung der D e u t s c h e n Bibliographie werden fortgesetzt. E n d e 1969 lagen vier Jahrg~nge vor, die m i t Hilfe der elektronischen Datenverarbeitung u n d lochstreifengestenertem Bleisatz hergestellt worden sind. - - Die Jahresregister t 9 6 7 u n d 1968 der ,,Documentatio Geographica" wurden maschinell h e r g e s t e l l t . Verfahren des Computersatzes dienten zur Herstellung des Zeitschriftenverzeiehnisses der Max-Planck-Institute der Bio~ logiseh-Medizinischen und Chemisch-Physikaliseh-Technischen Sektionen. Die Arbeiten fflr das Referateorgan ,,Food Science and Technology Abstracts" werden fortgefflhrt. Das Organ erscheint seit t969. - - I m Berichtszeitraum k o n n t e n die E n t wieklungsarbeiten ffir zwei Retrievalsysteme abgeschlossen werden. Es h a n d e l t sich u m ein System fflr die Luft- u n d R a u m f a h r t d o k u m e n t a t i o n u n d ein weiteres fflr die D o k u m e n tation der Erniihrungswissenschaft. Die Forschungs- u n d Entwicklungsarbeiten im Bereich des Computersatzes werden fortgeffihrt. Ffir diese Arbeiten konnte E n d e 1969 eine Fotosetzanlage Linotron 505 instMliert werden. - - Mit dem Aufbau einer Forsehungsabteilung wurde begonnen. Als erste Arbeiten werden linguistische u n d m a t h e mafische Probleme im Z u s a m m e n h a n g mit der Entwicklung eines Systems zur a u t o m a t i s c h e n Indexierung des I n h a l t s wissensehaftlicher Publikationen durchgeffihrt.

Abteilung Urologie der Minerva Gesellschaft fiir die Forschung, Groghansdorf/Holstein Letter: Dr. ALBERT TIMMI~RMANN (gest. a m t9. t l . t 9 7 0 ) . Wissenschaftlich Arbeitende: st~ndig 4, nichtst~ndig 2. - Ver6ffentlichungen s. J a h r b u c h M P G 1968, 377; 1969, 440. F fir die direkte intrarenale Irrigationstherapie der Nephrolithiasis wurden als L 6 s u n g s m i t t e l der K o n k r e m e n t e Verbind u n g e n der ~thylendiaminietraessigs~ture (ADTE) verwendet.

57. fg., Heir 12, 1970

Kurze Originalmitteilungen

Dutch eilie Synthese neuer Substalizen mit grSBereli Komplexbilduligskonstanten ffir Calcium ist es theoretisch m6glieh, den Wirkuligseffekt der Spfilbehandlung zu verbessern nnd damit die klinische ]3ehandlungsdauer zu verkfirzeli (KALLISTRATOS, BUCHttOLZ). ES wurden an der ADTE die Carboxymethylgruppen durch Hydroxy~thylgruppen ersetzt und der EinfluB dieser Substitueliten auf das L6sungsverm6gen ffir Calciumoxalat bzw. Calciumphosphat ulitersucht. Setzt man das L5sungsvermSgen der ADTE = t00, so ergeben sich ffir die drei synthetisierten Verbilidungeli N - [~-Hydroxys diamin (I)

N ' - t r i s - [carboxymethyl]-~thylen-

N,N'-Bis-[/~-hydroxy~ithylJ-N,N'-bis-EcarboxymethylJ~thylendiamili (II) N , N - B i s - [/%hydroxy~thyl]-N', N ' - b i s - [earboxymethyl]/~thylelidiamin (III) die Werte: 1 = 5 0 , I I ~ 1 0 , 111=3. Auch die Substitution der Carboxymethylgruppe durch alidere Gruppen, wie SulfonsAure-, Mercapto-, Amin- oder AmidGruppen, bewirken keilie Verbesserung der Komplexbildungseigenschaften. Das gleiehe gilt ffir die Verl~ngerulig der Carbons~ure-Kette, l~ngere Alkylketteli-des Diamins sowie die Einfiahrung yon Sauerstoff-, Schwefel- oder Stiekstoff-Brfieken in die Diamin-Kette (BUCI~HOLZ). Somit dfirfte ADTE ill der Reihe der Amiliopolycarbons~uren ~fir die therapeutische NierensteinauflSsung beim Menschen ein Maximum an Wirksamheit besitzen. Andere Komplexbildner, die in der direkten intrarelialeli Steinchemolyse gute Ergebnisse erwarteli lassen, sind die Aminomethylen-phosphons/iureli. Sie besitzeli im pH-Bereich 6--8 eine etwa t0mnal gr6Bere Komplexbildungskolistante ffir Calcium im Vergleich zur ADTE. Ihre sehr geringe Toxizitgt bietet die M6gliehkeit, stgrkere Konzelitratiolien zu verwenden und damit eineli besseren klinischeli :Effekt zu erzielen. Das Thema wird wetter bearbeitet (Buc~Ior.z). Untersuchungen an t24 Nierensteinkraliken ergaben, dab bet Nierensteintr~gern die IKaliumwerte des 13hitserums im allgem. in der untereli Hglfte des normalen Verteilungsbereiches bzw. an der unteren Normgrenze liegen (TIM~I~RMA~X, FX~XE~). Der K-Inhalt vom 24-Stunden-Sammelurin liegt einheitlich unterhalb 2000 mg. 2000 mg silid die ulitere Grenze der IIormalen Tagesmenge (2000---4000), bezogeli auf die fibliehe Dnrchschnittsern~thrulig der Bev61kerung. In der Gruppe der untersuchten Patienteli filideli sich Werte, die mit 600--800 mg weft unterhalb der Normalgrenze liegeli. Eine direkte Proportion der beiden Kaliumwerte im Serum nlid H a m koliiite nicht festgestellt werdeli. Die I3eobachtungen bediligen als Erggnzung eine Bestimmling des Gesamtk6rper-Kaliumgehaltes. Mit dem GesamtkSrperdetektor Hamco (Physiol.Chem. Institut der Uiiiversitgt Hamburg) wurde dutch

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Messungen der a~ der GesamtkSrper-Kaliumgehalt ermittelt. Messungen an 124 Patienten zeigteli, dab gegelifiber den Normwerten gesulider Menschen die H~ufigkeitsverteilulig des GesamtkSrper-Kaliums bet Nierensteintrggern zu niedrigen Werten verschobeli ist. Der Abstand der Maxima beider Kollektive betr~gt t2 %, was der Standardabweichullg der tt~tufigkeitsverteilulig des Normalkollektivs entspricht (PFAu, TII~In~MANN, KALLISTRATOS). Die Ergebnisse erlauben insges, die SchluBfolgerulig, dab bet der menschlichen Nephrolithiasis ein IKaliummangelsyndrom ein den Krankheitszustand begleitender Faktor ist. Diese Beobachtungen sind m6glicherweise von Bedeutung zur KI~rung der Frage der Entstehung des Leidelis. Untersuehungen fiber die Kristallisatioli schwerl6slicher, steinbildelider Inhaltsstoffe des menschlicheli Urins ergaben, daB neben der l~berschreitung der S~ittigungsgrenze im Harn auch der Aussalzeffekt ffir die Entstehung bestimmter Kristallsedimente, speziell ffir die ]3ildung voli Calciumoxalat yon Bedeutnng ist. Eine erh6hte Ausscheidung voli ttarns~ure im Urin kanli durch den Aussalzeffekt im p H 6,0--6,5 eilie vermehrte Bildling yon Calciumoxalat-Kristalleli bewirkeli. Das Prinzip kann in abgewandelter Form die Cystilisteilibildung erkli~ren (KALLISTRATOS, TIMI~ERlUANIq). Es wurde eilie orale Steinprophylaxe und Chemotherapie der Nephrolithiasis abgeleitet. Durch eine kombinierte Medikatioli yon I. H+-Iolienaustauscher Dowex 50 W • 8, 2. Xanthili-Oxidase-Hemmer Allopurinol (Zyloric), 3. Flfissigkeitszufuhr fiber 1500ml, 4. IZaliumsubstitutioli dnrch Kaliumchlorid oral und KCl-Infusionen, 5. Antibiotika-Langzeitmedikation (entspr. dem Antibiogramm der Harnkulturen), 6. Polyvitamin-Medikatioli und 7. Furosamid (Lasix) t0 mg/jeden 2. Tag, konnten an 250 nierensteinkrankeli Mensehen fiber eineli Zeitraum yon 24 Monaten Iolgende Resultate erzielt werdeli: tltickgang der Leukozytenwerte im H a m bet oraler Chemotherapie Ms Zeichen ether fortsehreitendeli Heilung eilier die Steinkrankheit begleitenden Pyelonephritis. Verschiebung des p H in den S~tnre-Bereich. _~nderung der Keimarten im Harm unter t~inwirkung der oralen Therapie (F~NIq]~R, TtMI~t~RMANN, KALLISTRATOS). - - Reduzierulig der Rezidivh~tufigkeit yon Konkrementeli nach Operation und Spontanabgalig der Steilie. - - Verriligerulig der Neigulig des vermehrten GrSgeliwachstums yon Konkrementen in den Harnhohlr~nmen. -Beobaehtungen fiber eilie Wirkuligsminderung der oraleli Chemotherapie bet Funktiolisbehinderung der Harnentleerung des Nierenbecken-Nelchsystems. -- TeilauflSsulig voli (vermutlichen) Magnesiumammoninmphosphat-I4olikrementen nach 0raler Chemotherapie (12 F~ille), -- TotalauflSsnngen voli korallenfSrmigen Ausgul3konkrementen der gesamteli Harnhohlr~iume dutch orale ulid i,v. Chemotherapie ill zwei F~illeli mit I4ontraindikation eilier weiieren operativeli Behandlung (Einzelliieren mit mehrmaliger Voroperation). Verbesserung der I(reatinin-, Harnstoffwerte und der Blutk6rperchenselikungsgeschwilidigkeit im Verlauf der Behandlung.

Kurze Originalmitteilungen Ffir die Kurzen Originalmitteiluligen sind ausschlieBlich die Verfasser verantwortlich

T h e Crystal Structure of/~-Pr2Si~O 7 J. F~LscaE Institut ffir Kristallographie und Petrographie der ETH, Zfirich Within the family of silicate structures, those built up of isolated [SizOr]-6 double tetrahedra are less abundant. In these structures the configuration of the double tetrahedra is largely controlled by the polarizing forces and size of the cation. The series of rare earth compounds REaSi207 with rare earth cations RE: Sc, Y, L a - L u of ionic radii 0.76-t.05 provides an excellent test for possible configurations. From the crystal structure data conclusions may also be drawn regarding the type of bonding orbitals formed by the transition elements. 46b Naturwissenschaften1970

The polymorphism and several structure types of the rare earth disilicates are known [1-3]. The crystal structures of dimorphous Pr2Si~O 7 have now been investigated to provide some data on the isostructural group of compounds RE2Si20 ~ which comprises the largest rare earths La, Ce, Pr, Nd, (Sin, Eu) arranged with [Si20~] -G double tetrahedra. The structure of the high-temperature form of PreSiiO~ has recently been described [4]. In view of this and the other known structure types of the smaller and middle size rare earths, the essential features oI low Pr2Si20 ~ are the eclipsed configuration of the doubIe tetrahedra with St-O-St bonding angles of 13f ~ and 135 ~ and the rather irregnIar shape of the oxygen coordination polyhedra of the four Pr atmns (CN's 6, 7, 7, 8; P r - O distances 2.25-2.92 X). The final parameters of the 22 atoms in the unit cell (a0 = 6.7657 A, co ~ 24.608/~,