Visual pigments are light sensitive receptors in the eye that form the basis of sensory visual transduction. This thesis presents three studies that explore visual pigment proteins in vertebrates using a number of computational and experimental methods in an evolutionary framework. The objective is not only to identify, but also to experimentally investigate the functional consequences of genetic variation in vertebrate visual pigments. The focus is on great bowerbirds (Chlamydera nuchalis), which are a model system in visual ecology due to their spectacular behaviour of building and decorating courtship bowers. There are 4 chapters: Chapter 1 introduces background information on visual pigments and vision in birds. Among visual pigment types, the short-wavelength-sensitive (SWS1) pigments have garnered particular interest due to the broad spectral range among vertebrates and the importance of UV signals in communication. Chapter 2 investigates the evolutionary history of SWS1 in vertebrates with a view toward its utility as a phylogenetic marker. Chapter 3 investigates SWS1 evolution and short-wavelength vision in birds, with particular focus on C. nuchalis and its SWS1. The evolution of spectral tuning mechanisms mediating UV/violet vision in passerines and parrots is elucidated in this chapter using site-directed mutagenesis, protein expression, and phylogenetic recreation of ancestral opsins. While cone opsins mediate colour vision in bright light, the rhodopsin visual pigment contained in rod photoreceptors is critical for dim light vision. Detailed characterization of rhodopsin function has only been conducted on a few model systems. Chapter 4 examines C. nuchalis RH1 using a number of functional assays in addition to absorbance spectra, including hydroxylamine sensitivity and the rate of retinal release. This chapter includes an investigation into the role of amino acid mutations typical of dim-light adapted vertebrates, D83N and A292S, in regulating functional properties of bovine and avian RH1s using site-directed mutagenesis. Together these chapters describe naturally occurring mutations in visual pigments and explore the way they can influence visual perception. These represent one of the few investigations of visual pigments from a species that is not a model lab organism and form a significant contribution to the field of visual pigment biochemistry and evolution.

Die kosmische Nukleosynthese 35 protonenreicher stabiler Nuklide zwischen Selen und Blei kann nicht durch Neutroneneinfangprozesse erklärt werden. Es wird angenommen, dass diese Kerne in explosiven Szenarien, wie Supernova-Explosionen durch Protoneneinfang oder Photodesintegrationsprozesse, erzeugt werden, jedoch sind die solaren Häufigkeiten dieser sogenannten p-Kerne noch nicht verstanden. Der p-Kern mit der größten Isotopenhäufigkeit, 92Mo, wird in Nukleosynthese-Netzwerkrechnungen deutlich unterproduziert. Eine mögliche Ursache könnten unpräzise Reaktionswirkungsquerschnitte sein, da die meisten Wirkungsquerschnitte nur aus Modellrechnungen bekannt sind. Daher war es naheliegend, die Photodesintegrationswirkungsquerschnitte von 92Mo mit der Methode der Photoaktivierung an der Strahlungsquelle ELBE im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf zu überprüfen. Durch die hohe Intensität der Bremsstrahlung von bis zu 10^9 MeV^-1cm^-2s^-1 im Energiebereich bis zu 20 MeV konnten im Rahmen dieser Arbeit erstmals nicht nur die (γ,n)-, sondern auch die (γ,p)-Reaktionen an 92Mo bei astrophysikalisch relevanten Energien untersucht werden. Durch die Messungen an zwei Bestrahlungsplätzen konnten systematische Unsicherheiten reduziert werden. Insbesondere wurde eine präzise Bestimmung der Photonenfluenz vorgenommen: Am Kernphysikmessplatz erfolgte die Bestimmung mittels Kernresonanzfluoreszenz an 11B. Im Elektronenstrahlfänger wurde die Photodesintegrationsreaktion 197Au(γ,n) zur Normierung der Photonenfluenz verwendet, nachdem sie zuvor am Kernphysikmessplatz überprüft wurde. Die Reaktion 92Mo(γ,n)91mMo, mit einer Halbwertszeit des Endkerns von 65 s, war dank einer Rohrpost zugänglich, mit der die Proben in weniger als 10 s von der Bestrahlungsstation zum Zerfallsmessplatz transportiert werden können. Die Messungen dieser Arbeit bestätigen im wesentlichen die Hauser-Feshbach-Modellrechnungen bezüglich der Photodesintegrationsreaktionen (γ,n) und (γ,p). Die Unterproduktion der Mo- und Ru-Isotope ist daher nicht erklärbar durch ungenaue Wirkungsquerschnitte. Zur Nukleosynthese dieser Kerne müssen andere astrophysikalische Prozesse, z.B. neutrinoinduzierte Reaktionen beitragen. Die gemessenen Photoaktivierungsausbeuten haben eine hohe Empfindlichkeit auf die Photonenstärkefunktion. ÄAnderungen der Dipolriesenresonanzparameter wirken sich stärker auf berechnete Ausbeuten aus, als ÄAnderungen der Kernniveaudichte oder der Parameter des optischen Modells. Durch gleichzeitige Messung der Photodesintegration am Kern 100Mo konnten Unsicherheiten in der Normierung von Photoneutronenexperimentdaten aus der Positronenannihilation im Flug geklärt werden.

Das Thema der Arbeit ist experimentelle Bestimmung der Ausbeute durch Photoaktivierung von Mo-92 mittels Bremsstrahlung des supraleitenden Elektronenlinearbeschleuniger ELBE im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf. Mo-92 ist der p-Kern mit der größten Isotopenhäufigkeit und wird in astrophysikalischen Netzwerkrechnungen deutlich unterproduziert. Untersucht wurde dabei insbesondere der (gamma,p)- und (gamma,n)-Kanal, wobei für letzteren wegen der Halbwertszeit des Endkerns (Isomer) von 65 s eine Rohrpost verwendet wurde. Die Aktivierung erfolgte an zwei verschiedenen Bestrahlungsplätzen. Am Kernphysikmessplatz konnte die Photonenfluenz absolut mittels Kernresonanzfluoreszenz an B-11 bestimmt werden. Im Elektronenstrahlfänger wurde die Photodesintegrationsreaktion Au-197(gamma,n) zur Normierung verwendet. Die Endpunktsenergie wurde über den Deuteronenaufbruch durch Messung der Protonenspektren mit Si-Detektoren bestimmt. Die Ergebnisse wurden mit der integralen Ausbeute mit Hauser-Feshbach-Modellrechnungen verglichen. Parasitär konnte auch die Ausbeute der Aktivierung des in natürlichem Mo enthaltenen Isotops Mo-100 untersucht und mit früheren Photoneutronenexperimenten verglichen werden.