Chemostat competition experiments with natural phytoplankton communities are compared to experiments in which either one (phosphorus) or two (phosphorus and silicon) key nutrients were added discontinuously at 1‐week intervals. In all types of experiments wide ranges of Si:P ratios were tested. Deviation from steady state was found not only to increase the number of coexisting species, but also to shift the regions of dominance of species and of higher taxa along the gradient of Si:P ratios. Pulsed nutrient addition was mainly to the advantage of green algae and to the disadvantage of diatoms.

Summary 1. Different components of the climate system have been shown to affect temporal dynamics in natural plankton communities on scales varying from days to years. The seasonal dynamics in temperate lake plankton communities, with emphasis on both physical and biological forcing factors, were captured in the 1980s in a conceptual framework, the Plankton Ecology Group (PEG) model. 2. Taking the PEG model as our starting point, we discuss anticipated changes in seasonal and long‐term plankton dynamics and extend this model to other climate regions, particularly polar and tropical latitudes. Based on our improved post‐PEG understanding of plankton dynamics, we also evaluate the role of microbial plankton, parasites and fish in governing plankton dynamics and distribution. 3. In polar lakes, there is usually just a single peak in plankton biomass in summer. Lengthening of the growing season under warmer conditions may lead to higher and more prolonged phytoplankton productivity. Climate‐induced increases in nutrient loading in these oligotrophic waters may contribute to higher phytoplankton biomass and subsequent higher zooplankton and fish productivity. 4. In temperate lakes, a seasonal pattern with two plankton biomass peaks – in spring and summer – can shift to one with a single but longer and larger biomass peak as nutrient loading increases, with associated higher populations of zooplanktivorous fish. Climate change will exacerbate these trends by increasing nutrient loading through increased internal nutrient inputs (due to warming) and increased catchment inputs (in the case of more precipitation). 5. In tropical systems, temporal variability in precipitation can be an important driver of the seasonal development of plankton. Increases in precipitation intensity may reset the seasonal dynamics of plankton communities and favour species adapted to highly variable environments. The existing intense predation by fish on larger zooplankters may increase further, resulting in a perennially low zooplankton biomass. 6. Bacteria were not included in the original PEG model. Seasonally, bacteria vary less than the phytoplankton but often follow its patterns, particularly in colder lakes. In warmer lakes, and with future warming, a greater influx of allochthonous carbon may obscure this pattern. 7. Our analyses indicate that the consequences of climate change for plankton dynamics are, to a large extent, system specific, depending on characteristics such as food‐web structure and nutrient loading. Indirect effects through nutrient loading may be more important than direct effects of temperature increase, especially for phytoplankton. However, with warming a general picture emerges of increases in bacterivory, greater cyanobacterial dominance and smaller‐bodied zooplankton that are more heavily impacted by fish predation.

Abstract In this article, we show by mesocosm experiments that winter and spring warming will lead to substantial changes in the spring bloom of phytoplankton. The timing of the spring bloom shows only little response to warming as such, while light appears to play a more important role in its initiation. The daily light dose needed for the start of the phytoplankton spring bloom in our experiments agrees well with a recently published critical light intensity found in a field survey of the North Atlantic (around 1.3 mol photons m −2 day −1 ). Experimental temperature elevation had a strong effect on phytoplankton peak biomass (decreasing with temperature), mean cell size (decreasing with temperature) and on the share of microplankton diatoms (decreasing with temperature). All these changes will lead to poorer feeding conditions for copepod zooplankton and, thus, to a less efficient energy transfer from primary to fish production under a warmer climate.

The pelagic ocean harbors one of the largest ecosystems on Earth. It is responsible for approximately half of global primary production, sustains worldwide fisheries, and plays an important role in the global carbon cycle. Ocean warming caused by anthropogenic climate change is already starting to impact the marine biota, with possible consequences for ocean productivity and ecosystem services. Because temperature sensitivities of marine autotrophic and heterotrophic processes differ greatly, ocean warming is expected to cause major shifts in the flow of carbon and energy through the pelagic system. Attempts to integrate such biological responses into marine ecosystem and biogeochemical models suffer from a lack of empirical data. Here, we show, using an indoor-mesocosm approach, that rising temperature accelerates respiratory consumption of organic carbon relative to autotrophic production in a natural plankton community. Increasing temperature by 2–6 °C hence decreased the biological drawdown of dissolved inorganic carbon in the surface layer by up to 31%. Moreover, warming shifted the partitioning between particulate and dissolved organic carbon toward an enhanced accumulation of dissolved compounds. In line with these findings, the loss of organic carbon through sinking was significantly reduced at elevated temperatures. The observed changes in biogenic carbon flow have the potential to reduce the transfer of primary produced organic matter to higher trophic levels, weaken the ocean's biological carbon pump, and hence provide a positive feedback to rising atmospheric CO 2 .

Our present understanding of ocean acidification (OA) impacts on marine organisms caused by rapidly rising atmospheric carbon dioxide (CO(2)) concentration is almost entirely limited to single species responses. OA consequences for food web interactions are, however, still unknown. Indirect OA effects can be expected for consumers by changing the nutritional quality of their prey. We used a laboratory experiment to test potential OA effects on algal fatty acid (FA) composition and resulting copepod growth. We show that elevated CO(2) significantly changed the FA concentration and composition of the diatom Thalassiosira pseudonana, which constrained growth and reproduction of the copepod Acartia tonsa. A significant decline in both total FAs (28.1 to 17.4 fg cell(-1)) and the ratio of long-chain polyunsaturated to saturated fatty acids (PUFA:SFA) of food algae cultured under elevated (750 µatm) compared to present day (380 µatm) pCO(2) was directly translated to copepods. The proportion of total essential FAs declined almost tenfold in copepods and the contribution of saturated fatty acids (SFAs) tripled at high CO(2). This rapid and reversible CO(2)-dependent shift in FA concentration and composition caused a decrease in both copepod somatic growth and egg production from 34 to 5 eggs female(-1) day(-1). Because the diatom-copepod link supports some of the most productive ecosystems in the world, our study demonstrates that OA can have far-reaching consequences for ocean food webs by changing the nutritional quality of essential macromolecules in primary producers that cascade up the food web.

Objective Gastric cancer is the second leading cause of cancer-related deaths and the fifth most common malignancy worldwide. In this study, human and mouse gastric cancer organoids were generated to model the disease and perform drug testing to delineate treatment strategies. Design Human gastric cancer organoid cultures were established, samples classified according to their molecular profile and their response to conventional chemotherapeutics tested. Targeted treatment was performed according to specific druggable mutations. Mouse gastric cancer organoid cultures were generated carrying molecular subtype-specific alterations. Results Twenty human gastric cancer organoid cultures were established and four selected for a comprehensive in-depth analysis. Organoids demonstrated divergent growth characteristics and morphologies. Immunohistochemistry showed similar characteristics to the corresponding primary tissue. A divergent response to 5-fluoruracil, oxaliplatin, irinotecan, epirubicin and docetaxel treatment was observed. Whole genome sequencing revealed a mutational spectrum that corresponded to the previously identified microsatellite instable, genomic stable and chromosomal instable subtypes of gastric cancer. The mutational landscape allowed targeted therapy with trastuzumab for ERBB2 alterations and palbociclib for CDKN2A loss. Mouse cancer organoids carrying Kras and Tp53 or Apc and Cdh1 mutations were characterised and serve as model system to study the signalling of induced pathways. Conclusion We generated human and mouse gastric cancer organoids modelling typical characteristics and altered pathways of human gastric cancer. Successful interference with activated pathways demonstrates their potential usefulness as living biomarkers for therapy response testing.

Abstract The prognostication of individual disease trajectory and selection of optimal therapy in patients with localized, low-grade prostate cancer often presents significant difficulty. The phosphatase and tensin homolog on chromosome 10 (PTEN) has emerged as a potential novel biomarker in this clinical context, based on its demonstrated prognostic significance in multiple retrospective studies. Incorporation into standard clinical practice necessitates exceptional diagnostic accuracy, and PTEN’s binary readout—retention or loss—suggests its suitability as a biomarker. This multi-institutional ring trial aimed to validate the diagnostic precision of PTEN immunohistochemistry in localized, low- to intermediate-risk prostate cancer, across ten university pathology institutes in Germany. The trial incorporated 90 cases of patients diagnosed with acinar adenocarcinoma of the prostate of grade groups 1 ( n = 8, 8.9%) and 2 ( n = 82, 91.1%) post-radical prostatectomy. Remarkably, the interpretation of PTEN immunohistochemistry displayed substantial variation (12.5–51.2% PTEN loss rates) within an identical cohort of prostate cancer. Fluorescence in situ hybridization analysis demonstrated PTEN hemizygous deletions in 5.5% (5/90) of cases. All cases with hemizygous deletions presented a distinct loss of PTEN expression by immunohistochemistry and were unanimously identified as PTEN loss by all participants (sensitivity 100%). However, negative (loss) immunohistochemistry was relatively non-specific for an underlying genomic deletion. Improved inter-observer agreement was observed in a subsequent ring trial. Finally, we identify S473-pAKT immunohistochemistry as a useful marker in equivocal cases. In summary, this multi-institutional ring trial illustrates surprisingly heterogeneous outcomes in defining PTEN status by immunohistochemistry.