Stability of Earth\u27s Trajectory inside a Binary Star System

The evolution of the solar system is an interesting dynamical problem in celestial mechanics. Computer simulations have shown that planetary bodies in multiple-body systems become unstable after a long time. In this thesis, through numerical simulations, we investigate the stability of the Earth in a binary star system. In the Sun, Earth, and Jupiter three-body system, we treat Jupiter as the second star (Star 2) and we simulate the Earth\u27s orbit over many orbital periods. In our program, we generate the positions, velocities, accelerations, and other orbital elements of each body using Newton\u27s laws of motion. We explore four types of simulations including when the system is run with the usual locations and masses, when the mass of Star 2 is changed at the position of Jupiter, when the stars have equal mass and the location of Star 2 is changed, and when the position and mass of Star 2 changed. We plot the position coordinates of the Earth and determine when the Earth exhibits unpredictable or erratic behaviors

ДЕСАНКА КОВАЧЕВИЋ КОЈИЋ (3. октобар 1925, Сарајево – 13.август 2022, Београд)

In memoria

Regulation of Telomere Length and Organisation in Human Skin Cells in vitro and in vivo

Telomeres are specialized DNA-protein structures at the ends of the linear chromosomes that form protective caps. They are composed of multi-fold double-stranded 5’-TTAGGG-3’ repeats and a 3’ single stranded overhang that loops back and invades the duplex region. The so called T-loop structure is stabilized by a number of associated proteins that protect the DNA against degradation and hinders the cellular machinery to recognize the ends as broken DNA, thus being essential for chromosomal integrity. Investigating the three-dimensional (3D) telomere distribution we now show that telomeres of the immortal HaCaT keratinocytes are distributed in distinct non-overlapping territories within the inner third of the nuclear space in interphase cells and extend more widely during mitosis. This distinct localization is abrogated in a HaCaT variant that constitutively expresses the c-Myc onco-protein. Telomeres in HaCaT-myc cells form aggregates (TAs) that are accompanied by an overall irregular telomere distribution in interphase. Since this TA formation also leads to clustering of the respective chromosomes and TA formation is present during mitosis, TAs most likely contribute to genomic instability by forcing abnormal chromosome segregation. As a first step to approach the mechanism of TA formation we compared the difference in nuclear protein expression between HaCaT and HaCaT-myc cells by two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis. Out of 30 differentially expressed proteins, the most promising candidate was Matrin 3, a nuclear matrix protein that, being reduced in HaCaT-myc cells, suggests for a mechanism involving incorrect adhesion to the nuclear matrix. To investigate the role of telomere loss for skin aging in situ, we developed a 3D deconvolution microscopy based Q-FISH/immunofluorescence technique on individual cells in tissue sections. When investigating skin from different-age donors, we found that similar as for dermal fibroblasts and another non-proliferative cell type in the epidermis, the melanocytes, also the epidermal keratinocytes only show a minimal age-dependent telomere decline. Thus age-dependent telomere loss appears largely neglectable. However, we found significant inter-personal differences and most strikingly, intra-personal variations in telomere lengths between similar sites of the epidermis. Moreover, in 10 of 30 samples of normal skin, preferentially from sun exposed sites of elderly donors, we identified regions within otherwise normal looking epidermis with significantly shorter telomeres. Though size and number of these micro-lesions as well as amount of telomere shortening varied, all enclosed various basal and suprabasal differentiated cells. Most importantly, they were all characterized by expression of the p53 tumour suppressor gene and 53BP1 foci co-localizing with telomeres. Since the latter are representative for DNA double strand breaks and when co-localized with telomeres represent critically short uncapped telomeres, these date demonstrate that in these micro-lesions the telomeres are dysfunctional and likely represent stages of genomic instability. Such distinct areas can only be maintained when damage has occurred in a stem cell. We, therefore, postulate that damage did not cause cell death but was repaired and lead to a decreased telomere length. This reduced telomere length was then transmitted to the daughter cells. Thus each micro-lesions most likely represents the space of one stem cell compartment. We also identified shorter telomeres in skin from heavily sun-exposed individuals and in several skin sections in sites closer to the surface (outside) as compared to more protected areas of the epidermis (deeper parts of the rete ridges, deeper parts of the hair follicles). Since we further show that in skin from 16 volunteers irradiated with UVA, UVB, or a combination of UVA and UVB, distinct telomere shortening was visible already 3 days post irradiation, UV radiation is clearly a responsible factor for accelerated telomere loss in human skin. Another factor may be forced oxidative damage because also chronic and to a lesser extend acute wounds showed distinct telomere shortening. Finally, we demonstrate for the first time a population of rare cells within the epidermis which have the “longest” telomeres and which likely represent the stem cells. These cells are distributed rather randomly throughout the basal layer. Furthermore, when cultured and replated in organotypic cultures they re-establish as stem cells in the newly developing epidermis. Thus, telomere length is a valuable marker for stem cells and it is damage rather than replication-dependent telomere shortening that leads to significant shortening and potential sites of genomic instability in human skin

ДЕСАНКА КОВАЧЕВИЋ КОЈИЋ (3. октобар 1925, Сарајево – 13.август 2022, Београд)

In memoria

Nutzung des Internets in den Geisteswissenschaften und der Kulturvermittlung

In der vorliegenden Studie geht es einerseits um die Erarbeitung von Paradigmen einer neuen Fachkommunikation und Informationsverknüpfung für die Geisteswissenschaften und andererseits um die Entwicklung eines Instrumentes innovativer Kulturvermittlung. Realisiert wurden die beiden Ziele im „GOETHEZEITPORTAL„ (http://www.goethezeitportal.de), das sich in ein Fach- und Kulturportal gliedert. Hierbei wird der Portalgedanke sowohl von der fachwissenschaftlichen als auch von der kulturellen Kommunikation aus begründet, wird die Konzeption des „GOETHEZEITPORTALS“ und seiner Elemente in allen Einzelheiten erarbeitet und ein ausführliches Planungskonzept aufgestellt. Die Idee des Epochenportals geht auf das „Victorian Web“ zurück - das früheste, bis heute weiterentwickelte und vielfach ausgezeichnete Exempel. Die Auswahl der Goethezeit (1760/70 bis 1830/40) für ein deutsches Epochenportal wird historisch wie normativ aus der ideen- und kulturgeschichtlichen Stellung dieser Zeit - als Höhepunkt der deutschen Literatur in Klassik und Romantik, der Philosophie von Kant über Fichte und Hegel bis Schelling, der Musik von Mozart über Beethoven bis Schubert und Schumann - begründet. In der einleitenden „Problemexplikation“, aus der sich die Zielstellung des Portalgedankens ergibt, wird auf den unbefriedigenden Zustand des Wissens im Zeitalter der Massenmedien und des Internets verwiesen: Wissensexplosion bei Spezialisierung der Wissensgebiete, Wechselverhältnis von „Informationsüberflutung“ und „Informationsmangel“, Zweifel an der Qualität von Informationen aus dem Internet etc. Ein fachlich geleitetes Online-Portal hingegen kann als zentrale Anlaufstelle dienen, indem es das Wissen evaluiert, d.h. ‚die Spreu vom Weizen trennt’, die Angebote in einem „Wissensnetzwerk“ zusammenführt, sie nach unterschiedlichen Gesichtspunkten aufbereitet und nutzerspezifisch selektiert. Das Kapitel „Auf dem Weg in die Wissensgesellschaft“ reflektiert einige Rahmenbedingungen der heutigen Kommunikationssituation, auf die ein Portal zu antworten geeignet ist: dem „reflexhaften Denken“ soll es ein „nachhaltiges Denken“ entgegenstellen, der Ökonomisierung des Wissens ein kostenfreies Angebot, das sich der „Bringschuld“ der Hochschulwissenschaft an die Öffentlichkeit verdankt. Die Forderung der Pflege von Kultur und Kunst wird begründet aus deren Qualitäten von kritischer Reflexion und Erlebnisintensität wie aus der Notwendigkeit konsensstiftender Normen sowie allgemein akzeptierter Leitideen und Wertmaßstäbe. Bis heute zählen der Individualitäts- und neuhumanistische Bildungsgedanke - die Vorstellung einer autonomen, sich frei und kreativ entfaltenden Persönlichkeit - zu den Grundlagen unserer Menschenbildes; „Visionen von Multikulturalität und Multidisziplinarität“ aus der Goethezeit (vgl. Stichworte wie Weltliteratur, Gesamtkunstwerk und Synästhesie, Universalgelehrsamkeit eines Goethe oder Alexander von Humboldts) erfüllen sich erst heute. Ziel der Arbeit ist es, nicht nur eine theoretische Reflexion auf den Wandel der Kommunikationsverhältnisse vorzulegen, sondern auch handlungsbezogen ein exemplarisches Werkzeug für den Wissenschaftsbetrieb und für die Kulturvermittlung zu entwickeln. Dementsprechend gliedert sich die Dissertation in zwei Teile: ein kleinerer, „Das Internet und der Portalgedanke“ überschriebener Teil skizziert die theoretische Grundlegung: die Geschichte und Begründung der Vorstellung eines umfassenden und weltweiten „Wissensnetzwerkes“ mit einem vertikal voll erschlossenen „Wissensarchiv“, wie es sich mit dem Internet schrittweise zu realisieren scheint. Das internetbasierte Portal wird in seinen Funktionen als Kommunikations-, Informations- und Publikationssystem auf die Bedürfnisse der Wissenschaften, insbesondere der Geisteswissenschaften bezogen. Ein weit ausführlicherer Teil entwickelt die Konzeption des „GOETHEZEITPORTALS“ in den beiden Bereichen des Webdesigns und des Webpublishing und folgt dabei einem Planungskonzept. Hier werden die einzelnen Arbeitsschritte nach den Aufgabenschwerpunkten in systematisch aufeinander abgestimmte Projektphasen unterteilt: von der Projektdefinition und -phase über die Untersuchungsphase, die Vorplanung (Entwicklung der Strategie), Hauptplanung (Festlegung des Projektablaufs) und Detailplanung (inhaltliches, visuelles, technisches Konzept) zur Entwicklung des Feinkonzepts und zur Realisierungsphase, einschließlich Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

Aging and Replicative Senescence Have Related Effects on Human Stem and Progenitor Cells

The regenerative potential diminishes with age and this has been ascribed to functional impairments of adult stem cells. Cells in culture undergo senescence after a certain number of cell divisions whereby the cells enlarge and finally stop proliferation. This observation of replicative senescence has been extrapolated to somatic stem cells in vivo and might reflect the aging process of the whole organism. In this study we have analyzed the effect of aging on gene expression profiles of human mesenchymal stromal cells (MSC) and human hematopoietic progenitor cells (HPC). MSC were isolated from bone marrow of donors between 21 and 92 years old. 67 genes were age-induced and 60 were age-repressed. HPC were isolated from cord blood or from mobilized peripheral blood of donors between 27 and 73 years and 432 genes were age-induced and 495 were age-repressed. The overlap of age-associated differential gene expression in HPC and MSC was moderate. However, it was striking that several age-related gene expression changes in both MSC and HPC were also differentially expressed upon replicative senescence of MSC in vitro. Especially genes involved in genomic integrity and regulation of transcription were age-repressed. Although telomerase activity and telomere length varied in HPC particularly from older donors, an age-dependent decline was not significant arguing against telomere exhaustion as being causal for the aging phenotype. These studies have demonstrated that aging causes gene expression changes in human MSC and HPC that vary between the two different cell types. Changes upon aging of MSC and HPC are related to those of replicative senescence of MSC in vitro and this indicates that our stem and progenitor cells undergo a similar process also in vivo