Multiple sexual signals: calls over colors for mate attraction in an aposematic, color-diverse poison frog

Sexual signals indicate species identity and mate quality, and their importance for mate attraction is largely recognized. Recently, research in animal communication has started to integrate multiple signal modalities and evaluate their interactions. However, mate choice experiments across animal taxa have been limited to laboratory conditions, and assessments of multiple sexual signals under field conditions are still lacking. We take advantage of the divergence in visual and acoustic signals among populations of the Neotropical poison frog Oophaga pumilio to evaluate the importance of male advertisement calls and color patterns in female mate selection. Previous mate choice experiments in this species suggested color-assortative female mate preferences across many populations. Nevertheless, acoustic signals are crucial for sexual selection in frogs, and males of O. pumilio use advertisement calls to attract females. We hypothesize that both advertisement calls and coloration affect female mate selection in O.pumilio. To test this hypothesis we tested 452 receptive females from six populations in Costa Rica and Panama in their natural home ranges for preferences regarding local vs. non-local advertisement calls and color patterns. Overall, the calls overrode the effect of coloration, whereby most females preferred local over non-local calls. We found a tendency to prefer brighter (but not necessarily local) males in two populations. Furthermore, the strength of preferences varied geographically, and thus might be involved in prezygotic isolation among populations. The stronger effect of calls on mate attraction is associated with acoustic divergence between genetic groups in the species, while color pattern diversity is mostly located within one genetic group, i.e., not linked to large-scale population structure. Finally our data highlights the importance to consider an array of signal modalities in multiple wild populations in studies of behavioral isolation.DFG/PR/626/4-1DFG/PR/626/4-

Short communications: New breeding records and observations of the Peregrine Falcon Falco peregrinus minor from Ethiopia

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Optische Eigenschaften ultradünner PTCDA & TiOPc Einzel- und Heteroschichten: Vom Einzelmolekül zum molekularen Festkörper

In der vorliegenden Arbeit werden die optischen Eigenschaften von dünnen PTCDA und TiOPc Schichten untersucht. Dies wurde mit der Kombination der Methoden der Molekularstrahlepitaxie (OMBE), der differentiellen Reflexionsspektroskopie (DRS) und Photolumineszenzmessungen möglich. Dabei steht der Übergang vom Einzelmolekül zum molekularen Festkörper im Mittelpunkt. Der realisierte optische Aufbau ermöglicht es, die optischen Eigenschaften von molekularen Sub- und Multilagen während der Schichtabscheidung im Ultrahochvakuum (UHV) zu bestimmen. Eine Strukturuntersuchung kann so unmittelbar darauf im UHV durchgeführt werden, ohne Umordnungsprozesse durch einen Probe-Luft-Kontakt zu riskieren. In dieser Arbeit wurden PTCDA-Schichten auf Muskovit-Glimmer(0001) und auf Au(100) untersucht. Auf Glimmer wird sehr gut ausgeprägtes Lagenwachstum gefunden, die Moleküle bilden auf dem schwach wechselwirkenden Substrat hochgeordnete epitaktische Filme. Dies ermöglichte für PTCDA, als quasi-eindimensionaler Molekülkristall, die optische Charakterisierung von Monomeren, Stapel-Dimeren und -Oligomeren während des Filmwachstums mittels DRS und Photolumineszenzmessungen. Die DRS-Messungen zeigen, daß die bekannten Festkörpereigenschaften schon bei Schichtdicken in der Größenordnung von 3-4 Gitterkonstanten ausgeprägt sind. Bis zu diesen Dicken sind die wesentlichen Änderungen in den optischen Eigenschaften zu beobachten. Ausgehend von Monomer-typischen Spektren entwickeln sich in dieser Dickenskale bereits alle Charakteristika der Festkörperspektren, wobei der Monomer-Dimerübergang die gravierendsten spektralen Änderungen hervorruft. Diese überraschende Tatsache war von den gängigen Theorien so nicht zu erwarten und ist Beleg für eine starke Wechselwirkung zwischen den dicht gepackten Molekülen. Steigen die Dimensionen des Films weiter, gibt es nur noch marginale Änderungen, die sich hauptsächlich in spektralen Verschiebungen äußern. Diese "finite-size" Effekte sind mit gängigen Theorien der Delokalisation der molekularen Anregung verträglich. Die Größe der Verschiebungen deutet jedoch darauf hin, daß gestalt- und dickenabhängige dielektrische Effekte gegenüber Delokalisierung und Confinement von Excitonen dominieren. Die veränderte Substratwechselwirkung auf der Au(100)-Oberfläche zeigt sich sowohl in verändertem Filmwachstum als auch abweichenden optischen Eigenschaften. Es wurde beobachtet, daß sich die Einflüsse durch die Substratbindung auf der Längenskala von nur einer Gitterkonstanten auswirken. Die PTCDA-Lagen, die auf dieser hybridisierten Grenzschichtlage wachsen, haben bereits die vom ungestörten System bekannten Eigenschaften. Da auf der Goldoberfläche mit zunehmender Schichtdicke das Inselwachstum (Stranski-Krastanov-Wachstum) überwiegt, verwischen die schichtabhängigen spektralen Änderungen zusehends. Für TiOPc auf Glimmer(0001) wurde bei Raumtemperatur amorphes Wachstum beobachtet, mit weniger gravierenden spektralen Änderungen. Jedoch sind auch in diesem System große dickenabhängige Verschiebungen in den Spektren festzustellen, die wie im Fall von PTCDA-Schichten hauptsächlich dielektrischen Effekten zugerechnet werden können. In TiOPc/PTCDA-Heteroschichten auf Glimmer konnte der Energietransfer vom PTCDA zum TiOPc auf molekularer Ebene, durch Löschung der PTCDA-Lumineszenz und anschließender sensibilisierter Emission des TiOPc, nachgewiesen werden. Dabei wurde bei sehr kleinen TiOPc-Schichtdicken die Emission von TiOPc-Monomeren beobachtet. Zusätzlich wurde eine dem Anion TiOPc- zuzurechnende Emission, als Indiz einer Ladungstrennung auf molekularer Ebene festgestellt. Bei größeren TiOPc-Schichtdicken tritt Exciplexemission auf, als Beleg für die starke Molekül-Molekül-Wechselwirkung an der Grenzfläche. Bei dickeren Schichten wird mit zunehmender Aggregation der TiOPc-Moleküle, die Lumineszenzausbeute durch Öffnung einer Reihe von nichtstrahlenden Rekombinationsmöglichkeiten, wie auch bei PTCDA beobachtet, geringer

Synthesis of D-fructose conjugated metal complexes and polymers for breast cancer targeting

The present thesis describes the synthesis, characterization and biological evaluation of D fructose conjugated molecules. The work focused on two different classes of compounds: On one hand low molar mass metal complexes and on the other hand polymers with complete different types of interaction with GLUT5 transporters. Literature studies revealed an increased uptake of D-fructose conjugated metal complexes into breast cancer cells mediated by the facilitative glucose transporter 5 (GLUT5) when compared to the D fructose free analogues, which showed no selective accumulation. To further evaluate this hypothesis, a derivative of the highly biological active molecule curcumin was used and conjugated to two units of D fructose by using the Cu(I) catalyzed alkine azide cycladdition. The β-diketo moiety of the curcumin derivative was used afterwards to form ruthenium complexes of the general formula [Ru(bpy)2(L)]Cl. The mentioned studies were limited to D fructose derivatives bound to the ligand scaffold via the C1 of the D fructose molecule. One major questions of the present thesis represented the influence of the substitution position. For this purpose, two novel D fructose conjugated ruthenium complexes starting from sucrose or a commercially available D fructose derivative, respectively, were synthesized. The D fructose units were attached via the C1 and C6 position by maintaining the rest of the molecules without further chemical modifications. All metal complexes were investigated for their biological properties. Additionally D fructosylated macromolecules were focused and the first literature-known, cationic polymer with covalently attached D fructose molecules could be contributed to this field. It showed superior biological properties in comparison to the sugar-free polymer. The last chapter represents the synthesis of poly(bromoethyl acrylates) and their full glycosylation in simple SN2 reactions in a post-polymerization functionalization process

Metallorganische Verbindungen der s-Blockmetalle und Dibenzosuberenan-basierter Liganden: präparative und Theoretische Untersuchungen

Ein umfassendes, analytisch erklärendes Verständnis der nicht-kovalenten Wechselwirkungen zwischen Kationen und elektronenreichen π-Systemen bedarf noch weiterer Forschung. Sie sind essenziell für biomolekulare Strukturen, die Proteinfaltung und Protein-Ligand-Erkennungsprozesse. Neuere theoretische Studien der Interaktion einfacher Kationen mit der gekrümmten π-Oberfläche des Corannulens und Summanens zeigten, dass der Beitrag zur Wechselwirkungsenergie in keinem Fall mehr als 50 % elektrostatischer Natur ist. Der Einfluss der dispersiven Wechselwirkung steigt mit der Größe des Kations. In dieser Dissertation wird auf Basis eines umfangreichen Literaturüberblicks ein Ligandensystem vorgestellt, welches in NMR-Experimenten ein flexibles Verhalten in Abhängigkeit der als Gegenionen gewählten s-Blockmetallionen zeigt. Die NMR-Spektren belegen die Reinheit der erhaltenen Substanzen und zeigen spezifische, gut voneinander getrennte Signale für die unterschiedlichen Verbindungen. Es werden praktikable und skalierbare Syntheserouten beschrieben, welche weitere Studien und Kristallisationsversuche ermöglichen. Die vorgestellten Substituentenkombinationen erlauben einstellbare Reaktivität als Ausgangspunkte für alternative Zugangswege. Erste quantenchemische Berechnungen unterstützen die aus den Experimenten erhaltenen Ergebnisse

Ecological and genetic divergence between two lineages of Middle American túngara frogs Physalaemus (= Engystomops) pustulosus

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Uncovering how populations of a species differ genetically and ecologically is important for understanding evolutionary processes. Here we combine population genetic methods (microsatellites) with phylogenetic information (mtDNA) to define genetic population clusters of the wide-spread Neotropical túngara frog (<it>Physalaemus pustulosus</it>). We measure gene flow and migration within and between population clusters and compare genetic diversity between population clusters. By applying ecological niche modeling we determine whether the two most divergent genetic groups of the túngara frog (1) inhabit different habitats, and (2) are separated geographically by unsuitable habitat across a gap in the distribution.</p> <p>Results</p> <p>Most population structure is captured by dividing all sample localities into two allopatric genetic lineages. The Northern genetic lineage (NW Costa Rica) is genetically homogenous while the Southern lineage (SW Costa Rica and Panama) is sub-divided into three population clusters by both microsatellite and mtDNA analyses. Gene flow is higher within the Northern lineage than within the Southern lineage, perhaps due to increased landscape heterogeneity in the South. Niche modeling reveals differences in suitable habitat between the Northern and Southern lineages: the Northern lineage inhabits dry/pine-oak forests, while the Southern lineage is confined to tropical moist forests. Both lineages seem to have had little movement across the distribution gap, which persisted during the last glacial maximum. The lack of movement was more pronounced for the Southern lineage than for the Northern lineage.</p> <p>Conclusions</p> <p>This study confirms the finding of previous studies that túngara frogs diverged into two allopatric genetic lineages north and south of the gap in the distribution in central Costa Rica several million years ago. The allopatric distribution is attributed to unsuitable habitat and probably other unknown ecological factors present across the distribution gap. Niche conservatism possibly contributes to preventing movements across the gap and gene flow between both groups. Genetic and ecological data indicate that there is the potential for ecological divergence in allopatry between lineages. In this context we discuss whether the Northern and Southern lineages should be recognized as separate species, and we conclude that further studies of pre- and post-zygotic isolation are needed for a final assessment. Identified population clusters should motivate future behavioral and ecological research regarding within-species biodiversity and speciation mechanisms.</p

Only distance matters - non-choosy females in a poison frog population

Background: Females have often been shown to exhibit preferences for certain male traits. However, little is known about behavioural rules females use when searching for mates in their natural habitat. We investigated mate sampling tactics and related costs in the territorial strawberry poison frog (Oophaga pumilio) possessing a lek-like mating system, where both sequential and simultaneous sampling might occur. We continuously monitored the sampling pattern and behaviour of females during the complete period between two successive matings. Results: We found no evidence that females compared males by visiting them. Instead females mated with the closest calling male irrespective of his acoustic and physical traits, and territory size. Playback experiments in the natural home ranges of receptive females revealed that tested females preferred the nearest speaker and did not discriminate between low and high call rates or dominant frequencies. Conclusions: Our results suggest that females of O. pumilio prefer the closest calling male in the studied population. We hypothesize that the sampling tactic in this population is affected by 1) a strongly female biased sex ratio and 2) a low variance in traits of available males due to strong male-male competition, preventing low quality males from defending a territory and mating

Ten microsatellite loci for the strawberry poison frog (Oophaga pumilio)

We describe primers and PCR conditions to amplify nine new tetranucleotide loci and one new dinucleotide locus isolated from the strawberry poison frog (Oophaga pumilio). In 21 individuals from Costa Rica, the number of alleles ranged from 4 to 16, observed heterozygosities from 40 to 100%, and polymorphic information content ranged from 0.60 to 0.90 per locus. Evidence for linkage disequilibrium was found only between two loci, but this pattern was not found in other populations tested. All primer pairs cross-amplified in Oophaga vicentei from Panama