Coevolution in model ecosystems with Escherichia coli and Coliphage lambda-virulent

The evolution of chemos tat E. aoZi-Avir communities was studied with the aim of clarifying the mechanism of their persistence. Under the physical and nutrient conditions of the experiments these organisms may coexist indefinitely but the pattern of population dynamics varies considerably from culture to culture. Generally, the evolution of phage-resistant bacteria stabilises the total bacterial numbers and reduces the density of the phage population. The latter persists, however, at very high densities and fluctuates irregularly. Two obvious evolutionary events, ·the evolution of resistance in bacteria and of a delayed-plaque-growth phenotype in phage, were associated with major changes in population densities. Through extensive phenotypic characterisation of the "selected" strains, however, many more evolutionary events were traced which did not correspond to density fluctuations in any obvious manner. The "selected" bacterial population consisted of several distinct maZ+- (ability to utilise maltose)'phenotypic subpopulations some of which were totally resistant to both the "selected" and the original phages; some were sensitive to the selected phage and to host-range mutants of, but resistant to, the original phage (partially resistant); some appeared resistant but acquired sensitivity in the presence of maltose (semi-resistant); some were fully sensitive to all phages. Other characteristics of the "selected" bacteria included mucoidity, larger cell size and longer intrinsic generation time, high spontaneous mutability, inhibition of phage intracellular development in the ,. presence of mitomycin C and low frequency of lysogenisation by temperate . strains, all suggestive of evolution of their SOS-repair, recombination, DNA metabolism and cell division gene-system. The altered antigenic specificity, the increased sensitivity to chloroform and the increased adsorbing ability of the "selected" phage are interpreted as pleiotropic effects of the evolution of its adsorption site. Its ability to infect partially resistant bacteria was, however, due to a second evolutionary event since the partially resistant isolates were found to block the infective process at a stage subsequent to the irreversible adsorption reaction. The evolution of the phage's adsorption site is explained a~ a response to the evolution of "semi-resistance". A third independent response of the phage was an extraordinary increase in its burst size which was expressed specifically on the genetic background of the coexisting selected hosts. An alternative to the existing model of the genetic Control of A-development is proposed, to explain the usual variation in burst ,size and in frequency of lysogenization as well as the evolution of these parameters; according to this model no "decision" is taken as to which developmental pathway will be followed. The delay of the selected phage in forming plaques on all hosts is suggested to be a side effect of the evolution of phage genes which control its development. The proposed model of A-development predicts that, 'although not isolated, lysogens and plasmid-carriers do exist in such "selected" communities and may, under certain circumstances, play important evolutionary roles. However, for as long as the extracellular conditions do not inactivate the virulent variants, the latter may persist by evolving their virulence (host range and productivity of infection) in response to any evolution of resistance, or immunity, in the coexisting bacteria. The extent and, mainly, the nature of evolution in these cultures, the conclusions of an extensive discussion of the E. aoZi-Avir systems biology, as well as the conclusions of a theoretical and empirical study of "fitness" and its determinants, severely contradict fundamental assumptions and specific (for this system) predictions of previous equilibrium and non-equilibrium theories of ecological stability. It is proposed that coexistence of E. coZi and 'Aviro is achieved through continuous, random, indefinite coevolution of resistance and virulence, respectively, and that the apparently erratic deviations of densities from constancy are the ecological - manifestations of the successive extinction and replacement of genotypic subpopulations

Visual perception of colourful petals reminds us of classical fragments

Colour has attracted the interest and attention of many of the most gifted intellects of all time. Ideas of early thinkers were not -and could not have been- grasped on a scientific level without knowledge of a kind that lay far in the future. One character that is being considered is the colourful surfaces of living tissues, which could hardly have been visualized without a corresponding reference to the microscale parallel. Millions of years before man made manipulated synthetic structures, biological systems were using nanoscale architecture to produce striking optical effects. Here we show the microsculpture of the adaxial surface of flower petals from the asphodel, the Stork's-bill and the common poppy by using optical, scanning electron and atomic force microscopy. Microsculpture has been studied in leaves and pollen grains of higher plants. To the best of our knowledge imaging and nanoscale morphometry of petals has not been reported hitherto. Our findings on flower petals' microsculpture may be linked with aspects on colour revealed from ancient literature

Functional Properties of APCVD VO2 Layers

The growth of isolated monoclinic and metastable vanadium dioxide phases was possible by the atmospheric pressure chemical vapor deposition at 500 oC through the control of oxygen flow rate. The as-grown coating for 0.2 L min-1 showed a reversible switching behavior at 62 oC with a difference in transmittance of the order of 40 %. On the other hand, the coating deposited for 0.8 L min-1 had good electrochemical response presenting capacitance retention of 96 % after 500 scans. The results are discussed in terms of the materials’ observed structure and morphology. We showed that the transition characteristics of the coatings are based on the competing effects of crystallinity and crystallite size, while their electrochemical response is related to the increased surface area ratio of the nanorods

Mechanical properties and their photo-induced changes in hydrogenated amorphous silicon: study of the role of hydrogen

Αντικείμενο της εργασίας αυτής είναι η πειραματική μελέτη των φωτογενών αλλαγών στις μηχανικές ιδιότητες του Άμορφου Υδρογονωμένου Πυριτίου (a-Si:H) που ανακαλύφτηκαν πρόσφατα. Μελετήθηκαν διεξοδικά τόσο οι στατικές ελαστικές ιδιότητες του υλικού όσο και το φαινόμενο της φωτογενούς διαστολής του, κάτω από ισχυρό συνεχή φωτισμό. Η εργασία εστιάζεται κυρίως στο ρόλο του υδρογόνου στην δομή του υλικού και μέσω αυτής, στα φαινόμενα που σχετίζονται με τη δημιουργία μετασταθών ατελειών. Στο Κεφάλαιο 1 παρουσιάζεται μια γενική περιληπτική εισαγωγή στο Άμορφο Υδρογονωμένο Πυρίτιο. Γίνεται μια σύντομη αναφορά στη δομή του υλικού, την πυκνότητα καταστάσεων, την φωτοαγωγιμότητα και τα κανάλια επανασύνδεσης των φωτο-φορέων. Περιγράφονται εκτενέστερα οι διαφορετικές φάσεις που υπάρχουν στο υλικό όσον αφορά την περιεκτικότητα τους σε υδρογόνο και τα πειράματα από τα οποία έχουν αντληθεί πληροφορίες σχετικά με τις φάσεις αυτές και τις ιδιότητες τους. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται το φαινόμενο υποβάθμισης της αγωγιμότητας και δημιουργίας μετασταθών ατελειών, το γνωστό ως φαινόμενο Staebler-Wronski (SW) και παρουσιάζονται δύο μοντέλα που έχουν προταθεί για την ερμηνεία του. Στην συνέχεια γίνεται αναφορά σε πρόσφατα πειράματα που αποδεικνύουν ότι τα μοντέλα αδυνατούν να περιγράψουν τον πραγματικό μηχανισμό του φαινομένου. Γίνεται μια σύντομη εισαγωγή σε άλλες φωτοδομικές αλλαγές που παρατηρούνται στο υλικό και σχετίζονται με το υδρογόνο, η μελέτη των οποίων πιστεύεται ότι μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση του μηχανισμού του SW. Τέλος αναφερόμαστε στις πρώτες εργασίες που δημοσιεύτηκαν και έδιναν αντικρουόμενα αποτελέσματα σχετικά με την παρουσία μετασταθούς φωτογενούς διαστολής ή συστολής στο υλικό. Στο Κεφάλαιο 3 γίνεται εκτενής περιγραφή της πειραματικής τεχνικής «μέτρησης της κάμψης και της συχνότητας συντονισμού διμεταλλικής μικροράβδου» που για πρώτη φορά χρησιμοποιείται για την μελέτη των μηχανικών ιδιοτήτων του άμορφου υδρογονωμένου πυριτίου και παρουσιάζονται τα πλεονεκτήματα της, σε σχέση με τις άλλες τεχνικές που έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι σήμερα. Αναφέρονται τα σημεία εκείνα στα οποία η υπάρχουσα θεωρία γύρω από το πείραμα αυτό ήταν ελλιπής ή έπρεπε να τροποποιηθεί ώστε να μπορούν τα πειραματικά αποτελέσματα να δώσουν με ακρίβεια τις ιδιότητες του υλικού. Τα σημεία αυτά σχετίζονται με την τραπεζοειδή διατομή που χαρακτηρίζει τις διμεταλλικές μικροράβδους που χρησιμοποιήσαμε. Στην συνέχεια περιγράφεται αναλυτικά η μεθοδολογία που ακολουθήσαμε για την εξαγωγή των αναγκαίων τύπων και οι παραδοχές που έγιναν. Στο τέλος του κεφαλαίου γίνεται μια σύντομη εισαγωγή στο φαινόμενο της παρουσίας εσωτερικών τάσεων σε υμένια και παρουσιάζεται ένας αναλυτικός υπολογισμός για την εύρεση της εσωτερικής τάσης ενός υμενίου, εναποθετημένου σε ράβδο ορθογώνιας ή τραπεζοειδούς διατομής από την κάμψη που παρουσιάζει η τελευταία εξαιτίας της τάσης αυτής, στην γενική περίπτωση όπου τα δύο υλικά έχουν συγκρίσιμα πάχη και διαφορετικές ελαστικές ιδιότητες. Το Κεφάλαιο 4 χωρίζεται σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος αναφέρεται στην μελέτη των ελαστικών ιδιοτήτων υμενίων με διαφορετική περιεκτικότητα σε υδρογόνο. Μετρούμε τη συχνότητα συντονισμού μικροράβδων στις οποίες έχουν εναποτεθεί υμένια a-Si:H κατασκευασμένα με διάφορες τεχνικές και κάτω από διαφορετικές συνθήκες εναπόθεσης. Προσδιορίζουμε το μέτρο ελαστικότητας του Young όλων αυτών των υλικών. Στην συνέχεια παρουσιάζουμε περιληπτικά ένα απλό μοντέλο για συνεχές τυχαίο δίκτυο (CRN) ατόμων, που έχει προταθεί για να εξηγήσει πως εξαρτάται το μέτρο αυτό από την περιεκτικότητα ενός υμενίου σε υδρογόνο. Συγκρίνοντας τα αποτελέσματα μας με τις προβλέψεις του μοντέλου συμπεραίνουμε ότι το άμορφο υδρογονωμένο πυρίτιο παρουσιάζεται γενικά πιο μαλακό από ότι αναμένεται για υλικό CRN. Εξετάζουμε πιθανούς λόγους για την συμπεριφορά αυτή. Καταλήγουμε ότι τα υλικά με τις καλύτερες οπτοηλεκτρονικές ιδιότητες είναι ανομοιογενή τουλάχιστον όσον αφορά την κατανομή υδρογόνου στο εσωτερικό τους. Το δεύτερο μέρος είναι αφιερωμένο στην εκτεταμένη μελέτη του φαινομένου διαστολής του υδρογονωμένου αμόρφου πυριτίου κάτω από φωτισμό. Μετρούμε την κάμψη που παρουσιάζουν μικροράβδοι κρυσταλλικού πυριτίου, εξαιτίας της διαστολής των υμενίων που έχουν εναποτεθεί σε αυτές. Αποδεικνύουμε ότι το φαινόμενο αυτό χαρακτηρίζει όλα τα υλικά ανεξαρτήτως κατασκευαστικής τεχνικής και περιεκτικότητας σε υδρογόνο. Παρατηρούμε, για πρώτη φορά, την ύπαρξη συγκεκριμένης κινητικής, που χαρακτηρίζει όλα τα ενδογενή δείγματα. Στην συνέχεια μελετούμε την εξάρτηση του φαινομένου από την περιεκτικότητα των δειγμάτων σε υδρογόνο. Εξετάζουμε την μεταστάθεια του φαινομένου και αποδεικνύουμε ότι το φαινόμενο αναστρέφεται σε ποσοστό που εξαρτάται από την θερμική ιστορία των δειγμάτων. Μελετούμε επίσης δείγματα μη υδρογονωμένου άμορφου πυριτίου (a-Si) και μερικώς αφυδρογονωμένου a-Si:H και συμπεραίνουμε ότι το φαινόμενο δεν παρουσιάζεται σε δείγματα αυτού του τύπου. Τέλος συζητούμε πιθανούς μηχανισμούς φωτογενούς διαστολής και αποδεικνύουμε ότι αυτή δεν μπορεί να προέρχεται από την δημιουργία μετασταθών ατελειών. Παρουσιάζουμε ένα απλό μοντέλο που έχει προταθεί για να περιγράψει το φαινόμενο και προτείνουμε τροποποιήσεις που εξηγούν τα ευρήματα μας. Τέλος συζητούμε έναν πιθανό συσχετισμό ανάμεσα στην φωτογενή διαστολή και τη δημιουργία μετασταθών ατελειών και αναπτύσσουμε ένα απλό μοντέλο που συνδέει τα δύο φαινόμενα μεταξύ τους και δίνει σωστά ποσοτικά αποτελέσματα σχετικά με το πείραμα

Effect of Electrolyte Concentration on the Electrochemical Performance of Spray Deposited LiFePO₄

LiFePO4 is a common electrode cathode material that still needs some improvements regarding its electronic conductivity and the synthesis process in order to be easily scalable. In this work, a simple, multiple-pass deposition technique was utilized in which the spray-gun was moved across the substrate creating a “wet film”, in which—after thermal annealing at very mild temperatures (i.e., 65 °C)—a LiFePO4 cathode was formed on graphite. The growth of the LiFePO4 layer was confirmed via X-ray diffraction, Raman spectroscopy and X-ray photoelectron spectroscopy. The layer was thick, consisting of agglomerated non-uniform flake-like particles with an average diameter of 1.5 to 3 μm. The cathode was tested in different LiOH concentrations of 0.5 M, 1 M, and 2 M, indicating an quasi-rectangular and nearly symmetric shape ascribed to non-faradaic charging processes, with the highest ion transfer for 2 M LiOH (i.e., 6.2 × 10−9 cm2/cm). Nevertheless, the 1 M aqueous LiOH electrolyte presented both satisfactory ion storage and stability. In particular, the diffusion coefficient was estimated to be 5.46 × 10−9 cm2/s, with 12 mAh/g and a 99% capacity retention rate after 100 cycles