DBAPEEQA. Tesis del Departamento de Biología Animal, Parasitología, Ecología, Edafología y Química Agrícola
http://hdl.handle.net/10366/4064
2024-03-28T12:15:04ZResumen de tesis. The Two Sides of Carbon Sink in Mountainous Mediterranean Woodlands: Climate and Diversity in New Forests Assemblages
http://hdl.handle.net/10366/156137
[EN]Forests absorb vast amounts of CO2 each year. Owing to the relatively inexpensive cost of planting trees, afforestation is seen as the most appealing solution to mitigate the rising trend of global temperature. In the future, these tree plantations will be new forests subject to the same ecological principles that are true for the few old-growth forests that remain in the globe. Even though the hope placed in afforestations resides fundamentally in the carbon sink produced by the land use change, it should be questioned whether this forest ability can be modified by biotic and abiotic factors. In classical ecology, stress and diversity both operate simultaneously as the two sides of the same coin to drive ecological functions, like biomass production. The aim of this thesis is to ponder the relative role of both drivers to sink carbon using the secondary forests established in the Sistema Central.
The first chapter focuses on the exploration of species-specific growth responses to the main large-scale climatic patterns that operate in western Europe. Different species showed different affinities to climatic patterns that were contingent on the biogeographic character. However, all species’ growth were driven by the East-Atlantic pattern at some extent, highlighting that secondary forests growth can be unstabilized just by the action of one climatic agent.
Chapter two address the eternal debate in ecology: the effect of the scale. Sudden extreme droughts can undermine the ability of trees to grow years beyond the impact itself. Results confirmed that the presence of drought legacy effects is also true in an aggregated scale. By contrast, legacies were absent when computed using climate-growth models that accounted for the inherent individual variability of trees. It symbolizes the matter of addressing ecological processes at the same scale at which they operate; in this case, the tree level.
The third and last chapter demonstrates the importance of structural diversity of forests in carbon sink. The results show that carbon storage in tree biomass and topsoil is dependent on the interactive effects between canopy age and tree-size heterogeneity. Furthermore, results reveal how secondary forests must develop diverse tree-size structures to maximize the temporal effect of ontogeny and development in carbon sink ability.
This thesis increases the current understanding of two opposed biomass accumulation drivers —climatic stress and diversity— at the tree scale. First, it underlines the importance of the scale and individual variability to manage the uncertainties of the carbon cycle in forests. And second, it remarked the importance of diversity, as tree species diversity proved to generate rich climatic growth responses ready to ameliorate the stress of climate, while tree-size heterogeneity demonstrated to interact with the forest developmental grade to sink more Carbon. The knowledge generated in this work using mature secondary forests enable useful guidelines to increase the carbon sink ability of afforestations.
[ES]Los bosques absorben cantidades ingentes de CO2 cada año. Debido al coste relativamente barato de plantar árboles, la forestación se considera la solución más atractiva para mitigar la tendencia al alza de la temperatura global. En el futuro, estas plantaciones de árboles serán nuevos bosques sujetos a los mismos principios ecológicos que operan en los pocos bosques primarios que quedan en el planeta. Aunque la esperanza depositada en las repoblaciones forestales reside fundamentalmente en el secuestro de carbono producido por el cambio de uso del suelo, cabe preguntarse si esta capacidad de los bosques puede verse modificada por factores bióticos y abióticos. En la ecología clásica, el estrés y la diversidad operan simultáneamente como las dos caras de una misma moneda para controlar funciones ecológicas, como la producción de biomasa. El objetivo de esta tesis es ponderar el papel relativo de ambos para secuestrar carbono utilizando los bosques secundarios establecidos en el Sistema Central.
El primer capítulo se centra en la exploración de las respuestas de crecimiento específicas de cada especie a los principales patrones climáticos de gran escala que operan en Europa occidental. Las distintas especies mostraron diferentes afinidades a los patrones climáticos que dependían del carácter biogeográfico. Sin embargo, el crecimiento de todas las especies se vio impulsado en cierta medida por el patrón Este-Atlántico, lo que pone de manifiesto que el crecimiento de los bosques secundarios puede verse desestabilizado sólo por la acción de un solo agente climático.
El capítulo dos aborda el eterno debate en ecología: el efecto de la escala. Las sequías extremas repentinas pueden minar la capacidad de crecimiento de los árboles años después del propio impacto. Los resultados confirmaron que la presencia de legados de las sequías en el crecimiento también es cierta en una escala agregada. Por el contrario, los legados fueron ausentes cuando se calcularon utilizando modelos de crecimiento-clima que tenían en cuenta la variabilidad individual inherente de los árboles. Esto simboliza la importancia de abordar los procesos ecológicos a la misma escala a la que operan; en este caso, a nivel de árbol.
El tercer y último capítulo demuestra la importancia de la diversidad estructural de los bosques en su capacidad para secuestrar carbono. Estos resultados mostraron que el almacenamiento de carbono en la biomasa arbórea y en la capa superficial del suelo depende de los efectos interactivos entre la edad del dosel y la heterogeneidad del tamaño de los árboles. Además, los resultados revelaron cómo los bosques secundarios deben desarrollar estructuras de tamaño diversas para maximizar el efecto temporal asociado a la ontogenia forestal y al nivel de desarrollo de los bosques para maximizar los stocks de carbono.
Esta tesis profundiza el conocimiento actual de dos factores opuestos de la acumulación de biomasa —el estrés climático y la diversidad— a escala de árbol. En primer lugar, subraya la importancia de la escala y la variabilidad individual para gestionar las incertidumbres del ciclo del carbono en los bosques. Y, en segundo lugar, remarca la importancia de la diversidad, ya que la diversidad de especies demostró generar respuestas variables del crecimiento al clima que pueden servir para aminorar el estrés climático; mientras que la heterogeneidad en el tamaño de los árboles demostró interactuar con el grado de desarrollo del bosque para secuestrar más carbono. Los conocimientos generados en este trabajo utilizando bosques secundarios maduros permiten generar guías de actuación para incrementar la capacidad de secuestro de carbono de las repoblaciones forestales.
2023-01-01T00:00:00ZResumen de tesis. Traditional orchard abandonment in different landscape contexts: effects on beneficial arthropod communities in olive and almond orchards and conservation implications
http://hdl.handle.net/10366/153355
[EN]From a conservation perspective, abandoned orchards increase landscapeheterogeneity and provide complementary habitats for some arthropod groups (e.g.,spiders). However, this positive effect is limited to simple landscapes, where semi-naturalhabitats are scarce. In these landscapes, abandoned orchards are habitats of conservationvalue and they should be managed to ensure that they reach late successional stages. Incomplex landscapes, on the other hand, priority should be given to the conservation oftraditional orchards. Furthermore, conservation measures designed in Mediterraneancountries should take into account the high community turnover throughout the seasons,especially considering future climate scenarios. Landscape simplification through theloss of semi-natural habitats has negative consequences for arthropod biodiversity, evenin traditional agricultural landscapes with small fields and high crop diversity. Our resultssuggest that maintaining both a high cover of semi-natural habitats and traditionallymanaged orchards in the landscape could have synergistic effects for arthropodconservation (Chapters 1-4).
[ES]Desde el punto de vista de la conservación, las parcelas abandonadas aumentan la heterogeneidad del paisaje y proporcionan hábitats complementarios para algunos grupos de artrópodos (por ejemplo, las arañas). Sin embargo, este efecto positivo se limita a los paisajes simples, donde los hábitats seminaturales son escasos. En estos paisajes, los cultivos abandonados constituyen hábitats de gran valor desde el punto de vista de la conservación y deberían ser manejados para garantizar que alcancen etapas sucesionales tardías. En cambio, en paisajes complejos, convendría dar prioridad a la conservación delos cultivos tradicionales. Además, las medidas de conservación aplicadas en los países mediterráneos deberían tener en cuenta la elevada tasa de recambio que sufren las comunidades a lo largo de las estaciones, especialmente si se consideran los futuros escenarios climáticos. La simplificación del paisaje mediante la pérdida de hábitats seminaturales tiene consecuencias negativas para la biodiversidad de artrópodos, incluso en paisajes agrícolas tradicionales con un parcelario pequeño y gran diversidad de cultivos. Nuestros resultados sugieren que mantener en el paisaje una alta cobertura de hábitats seminaturales y de cultivos manejados de forma tradicional podría tener efectossinérgicos para la conservación de los artrópodos (Capítulos 1-4).
2023-01-01T00:00:00ZResumen de tesis. Tecnología LAMP: diagnóstico en diferentes escenarios epidemiológicos
http://hdl.handle.net/10366/153326
[ES]La aparición de las técnicas de amplificación de ácidos nucleicos hace unas décadas permitió perfeccionar la detección de agentes infecciosos y supuso una revolución en el diagnóstico microbiológico. Con la introducción de la PCR y sus distintas variantes surgió definitivamente el concepto de diagnóstico molecular, que ha permitido la detección rápida y sensible de microorganismos mediante la amplificación específica de determinadas regiones de su genoma. Actualmente, su uso ha pasado a ser rutinario para el diagnóstico de las enfermedades más habituales en los laboratorios de referencia, pero no así para un gran número de enfermedades importadas y, mucho menos, para aquellas enfermedades tropicales que ocurren en zonas endémicas de escasos recursos. La elección de la técnica diagnóstica dependerá de las características del laboratorio y el objetivo que persigamos en el diagnóstico. De este modo, un caso importado será generalmente estudiado en un laboratorio de referencia bien equipado y con personal especializado. Sin embargo, la detección de un caso en zona endémica, generalmente en zonas inaccesibles durante estudios de campo, requerirá de una prueba tradicional microscópica o una técnica rápida. En cualquier caso, a una técnica diagnóstica se le debe de exigir la máxima especificidad y sensibilidad, reproducibilidad, facilidad de ejecución y un bajo coste. Las técnicas de amplificación isotérmica de ácidos nucleicos son las que más se acercan a cumplir estos requisitos. Entre ellas, la tecnología de amplificación mediada por bucle (LAMP, del inglés Loop-mediated isothermal amplification) es actualmente la más utilizada y sobre la que más se ha trabajado para conseguir acercar el diagnóstico molecular realizado en un laboratorio de referencia a estudios de campo y diagnóstico point-of-care. De esta manera, la tecnología LAMP podría utilizarse en diferentes contextos epidemiológicos. Teniendo en cuenta lo anterior, nos planteamos como objetivo general de este trabajo la evaluación de la tecnología LAMP como método diagnóstico en diferentes situaciones epidemiológicas. Para ello, definimos una serie de objetivos específicos encaminados a la aplicación y desarrollo de esta tecnología para abordar
nuevos estudios epidemiológicos, ante situaciones de emergencia sanitaria, o como diagnóstico point-of-care en áreas endémicas con escasos recursos. Estos objetivos se van presentando y alcanzando en los diferentes artículos de investigación que se presentan en esta Tesis Doctoral.
[POR]O surgimento de técnicas de amplificação de ácidos nucleicos, há algumas décadas, levou a uma melhor detecção de agentes infecciosos e a uma revolução no diagnóstico microbiológico. Com a introdução da PCR e das suas diferentes variantes, surgiu definitivamente o conceito de diagnóstico molecular, que permite a detecção rápida e sensível de microrganismos através da amplificação específica de determinadas regiões do seu genoma. A sua utilização tornou-se rotina para o diagnóstico das doenças mais comuns em laboratórios de referência, mas não para um grande número de doenças importadas, e muito menos para as doenças tropicais que ocorrem em zonas endémicas com poucos recursos. A selecção da técnica de diagnóstico dependerá das características do laboratório e do objectivo do diagnóstico. Assim, um caso importado será geralmente estudado num laboratório de referência bem equipado e com pessoal especializado. No entanto, a detecção de um caso numa área endémica, geralmente em áreas inacessíveis durante os inquéritos de campo, exigirá um teste microscópico tradicional ou uma técnica rápida. Em qualquer caso, uma técnica de diagnóstico deve ter a máxima especificidade e sensibilidade, reprodutibilidade, facilidade de execução e baixo custo. As técnicas de amplificação isotérmica de ácidos nucleicos são as que mais se aproximam destes requisitos. Entre elas, a tecnologia de amplificação isotérmica mediada por laço (LAMP) é actualmente a mais utilizada e aquela em que mais se trabalhou para aproximar os diagnósticos moleculares realizados num laboratório de referência dos estudos de campo ou dos diagnósticos point-of-care. Desta forma, a tecnologia LAMP pode ser utilizada em diferentes contextos epidemiológicos. Tendo em conta o exposto, o objectivo geral deste trabalho é avaliar a tecnologia LAMP como um método de diagnóstico em diferentes situações epidemiológicas. Para isso, definimos uma série de objectivos específicos que visam a aplicação e o desenvolvimento desta tecnologia para abordar novos estudos epidemiológicos, em situações de emergência sanitária, ou como diagnóstico point-of-care em áreas endémicas com recursos escassos. Estes objectivos são apresentados e alcançados nos diferentes artigos de investigação apresentados nesta Tese de Doutoramento.
2023-01-01T00:00:00ZResumen de tesis. Tecnología LAMP: avances en el diagnóstico de esquistosomosis y estrongiloidosis
http://hdl.handle.net/10366/153185
[ES]Las Enfermedades Tropicales Olvidadas o Desatendidas (NTDs; del inglés Neglected Tropical Diseases) son un grupo heterogéneo de 20 entidades, de elevada prevalencia principalmente en áreas tropicales y subtropicales, que afectan a más de mil millones de personas pertenecientes a comunidades empobrecidas con consecuencias devastadoras en el ámbito social, económico y de la salud. Geográficamente, las regiones más afectadas por las NTDs son el África subsahariana, el sureste asiático y las regiones tropicales de América. Sin embargo, en los países occidentales, el número de casos importados de algunas de estas NTDs, como la esquistosomosis y la estrongiloidosis, ha ido incrementando en los últimos años debido al aumento del flujo migratorio y los viajes a regiones endémicas de estas enfermedades. En relación a la esquistosomosis, se han registrado ya casos de transmisión autóctona en Europa, incluyendo España, y la aparición de formas híbridas que pueden tener consecuencias en el diagnóstico, transmisión y morbilidad de la enfermedad. La estrongiloidosis importada también ha sufrido un incremento en su diagnóstico en áreas no endémicas, convirtiéndose
según los últimos estudios en un reto para la Salud Pública mundial. Por otra parte, hay que destacar que las coinfecciones de estas dos enfermedades son frecuentes debido al solapamiento geográfico de sus áreas de distribución. Los problemas de diagnóstico a los que se enfrentan estas enfermedades, especialmente en zonas endémicas de bajos recursos, son la falta de sensibilidad de las técnicas tradicionales y la incapacidad de aplicación de metodologías con elevada sensibilidad y especificidad como los métodos moleculares, ya que requieren de equipos complejos que tienen un coste elevado. La técnica de amplificación isotérmica de ácidos nucleicos LAMP (del inglés, Loop-mediated isothermal
amplification), presenta las ventajas de rapidez, sencillez, especificidad y fácil aplicación en campo, necesarias para ser un método adecuado para el diagnóstico de las NTDs. El LAMP ya ha sido utilizado con éxito para el diagnóstico de esquistosomosis en estudios de campo en áreas de escasos recursos. Sin embargo, aún no se ha utilizado para la posible detección de híbridos. En el caso de la
estrongiloidosis, los estudios con la tecnología LAMP son más limitados, y ninguno de ellos ha evaluado su eficacia en el terreno. Las ventajas de desarrollar un método LAMP múltiplex, que permita la detección simultánea de coinfecciones, supondría un gran avance en el diagnóstico de estas enfermedades. Los métodos utilizados para el desarrollo de un LAMP múltiplex son variados, y hasta la fecha no están estandarizados. En este contexto, teniendo en cuenta la reciente aparición e introducción de formas híbridas de esquistosomas en áreas no endémicas, y la elevada prevalencia de coinfecciones en zonas endémicas, nos planteamos como hipótesis de trabajo la necesidad de disponer de un método LAMP múltiplex que permita la detección simultánea de varios patógenos en un mismo ensayo. Todo ello, buscando la posibilidad de su adaptación al diagnóstico point-of-care de las NTDs. Así, nos propusimos como objetivo general la aplicación de la tecnología LAMP y la adaptación a un formato múltiple que permita su uso como diagnóstico point-of-care y la detección simultánea de varios patógenos. Para ello, se definieron diversos objetivos específicos que se van logrando en los diferentes artículos de investigación presentados en esta Tesis Doctoral.
[POR]As Doenças Tropicais Negligenciadas (NTDs, em inglês Neglected Tropical Diseases) são um grupo heterogéneo de 20 entidades, altamente prevalecentes sobretudo em zonas tropicais e subtropicais, que afectam a mais de mil milhões de pessoas em comunidades empobrecidas, com consequências devastadoras a nível social, económico e de saúde. Geograficamente, as regiões mais afectadas pelas NTDs são a África Subsariana, o Sudeste Asiático e as regiões tropicais das Américas.
Contudo, nos países ocidentais, o número de casos importados de algumas destas NTDs, como a esquistossomose e a estrongiloidose, tem vindo a aumentar nos últimos anos devido ao aumento da migração e das viagens para regiões endémicas destas doenças. Em relação à esquistossomose, já foram notificados casos de transmissão autóctone na Europa, incluindo em Espanha, e o aparecimento de formas híbridas pode ter consequências para o diagnóstico, a transmissão e a morbilidade da doença. A estrongiloidose importada também tem sido cada vez mais diagnosticada em áreas não endémicas, o que, de acordo com os estudos mais recentes, a torna um desafio de saúde pública global. Por outro lado, é de salientar que as co-infecções destas duas doenças são frequentes devido à sobreposição geográfica das suas áreas de distribuição. Os problemas de diagnóstico enfrentados por estas doenças, especialmente em áreas endémicas com poucos recursos, são a falta de sensibilidade das técnicas tradicionais e a incapacidade de aplicar metodologias com elevada sensibilidade e especificidade, como os métodos moleculares, uma vez que requerem equipamento complexo e dispendioso. A técnica LAMP (em inglês; Loop-mediated isothermal amplification) tem as vantagens da rapidez, simplicidade, especificidade e a fácil aplicação no terreno necessárias para ser um método
adequado para o diagnóstico de NTD. A técnica LAMP já foi utilizada com êxito para o diagnóstico da esquistossomose em estudos de campo em zonas com poucos recursos. No entanto, ainda não foi utilizado para a detecção de possíveis híbridos. No caso da estrongiloidose, os estudos com a tecnologia LAMP são mais limitados e nenhum deles avaliou a sua eficácia no terreno. As vantagens do desenvolvimento de um método LAMP multiplex, permitindo a detecção simultânea de co-infecções, seriam um grande avanço no diagnóstico destas doenças. Os métodos utilizados para o desenvolvimento de um LAMP multiplex são variados e, até à data, não estão normalizados. Neste contexto, tendo em conta o recente aparecimento e introdução de formas híbridas de esquistossomas em áreas não endémicas, e a elevada prevalência de co-infecções em áreas endémicas, propomos como hipótese de trabalho a necessidade de um método LAMP multiplex que permita a detecção simultânea de vários agentes patogénicos no mesmo ensaio. Tudo isto, procurando a possibilidade de o adaptar ao diagnóstico de NTD no local de prestação de cuidados. Assim, estabelecemos o objectivo geral a aplicação da tecnologia LAMP e a sua adaptação a um formato múltiplo que permita a sua utilização como diagnóstico point-of care e a detecção simultânea de vários agentes patogénicos. Para tal, foram definidos vários objectivos específicos, que estão a ser concretizados nos diferentes artigos de investigação apresentados nesta Tese de Doutoramento.
2023-01-01T00:00:00ZResumen de tesis. Tecnología LAMP para el diagnóstico molecular adaptado de enfermedades infecciosas
http://hdl.handle.net/10366/152658
[ES] Históricamente, el progreso en el diagnóstico de enfermedades infecciosas se
ha visto limitado por los requerimientos técnicos y estructurales que presentan
muchas de las metodologías utilizadas. Así, tecnologías con elevada sensibilidad y
especificidad, como la amplificación de ácidos nucleicos, han quedado restringidas a
laboratorios de referencia con importantes infraestructuras. Por ello, infecciones
endémicas en países en vías de desarrollo son las que más han sufrido este problema
diagnóstico. La carencia de sistemas apropiados para la detección de patógenos ha
llevado en muchas ocasiones a un sobre o infra tratamiento, a una falta de este e
incluso a un tratamiento innecesario o hasta dañino. Ha resultado también en una
distorsión de los datos epidemiológicos de numerosas enfermedades infecciosas.
Las técnicas de amplificación isotérmica de ácidos nucleicos se desarrollaron
con la promesa de llevar al campo el diagnóstico molecular realizado en el laboratorio.
La amplificación isotérmica mediada por bucle (LAMP, del inglés Loop-mediated
isothermal amplification) es hoy día la más utilizada entre todas ellas. Sin embargo, tras
dos décadas desde su presentación, éste y otros métodos isotérmicos siguen siendo
infrecuentes en la práctica clínica diaria.
En este contexto, nos planteamos como hipótesis de esta Tesis Doctoral la
necesidad de adaptar esta tecnología y combinarla con otras que permitan almacenar
y transportar los reactivos de reacción necesarios, sin requerir una cadena de frío.
También consideramos preciso disponer de dispositivos pequeños, portátiles y
autónomos para llevar a cabo la reacción. Además, la amplificación convendría poder
monitorizarla a tiempo real y todos los datos generados ser gestionados cómodamente
a través de un dispositivo inteligente.
Esta hipótesis se basó en un análisis bibliográfico detallado que se presenta
como introducción. En primer lugar, se definen las generalidades de los diferentes
diagnósticos basados en ácidos nucleicos, desde la PCR hasta las distintas técnicas de
amplificación isotérmica y los diferentes análisis post-amplificación. Una vez
establecido este marco teórico, se describen en profundidad las aplicaciones de la
tecnología LAMP en las enfermedades tropicales desatendidas (NTDs, del inglés
Neglected Tropical Diseases), con especial atención a la esquistosomosis y en la infección
por SARS-CoV-2. En estas revisiones se destacan las fortalezas de los estudios
presentados hasta la fecha y también sus limitaciones. Se establece así una hoja de ruta para las aportaciones que este trabajo de investigación puede hacer al campo de
estudio.
De esta manera, propusimos como objetivo general la adaptación de la
tecnología LAMP para su validación como método molecular en el diagnóstico de las
enfermedades infecciosas. Para ello, se definen diversos objetivos específicos que se
van alcanzando en los diferentes artículos de investigación presentados en esta Tesis
Doctoral.
El primer objetivo específico se basaba en desarrollar y aplicar un método de
estabilización sencillo que permitiera almacenar reactivos LAMP listos para el uso a
temperatura ambiente. Para ello, utilizamos el método SmMIT-LAMP, previamente
publicado por nuestro grupo para la detección de ADN de Schistosoma mansoni. Con
un simple proceso de desecación, obtenemos reactivos listos para el uso y estables a
temperatura ambiente durante varias semanas.
Como segundo objetivo específico nos planteamos diseñar y desarrollar un
dispositivo portátil y una aplicación móvil, con el fin de realizar reacciones a tiempo
real de amplificación isotérmica y analizar y almacenar los resultados obtenidos. Este
dispositivo se materializa en el SMART-LAMP, que fue registrado como modelo de
utilidad concedido en la Oficina Española de Patentes y marcas bajo el título
“Dispositivo de diagnóstico de enfermedades tropicales desatendidas”.
Durante la realización de esta Tesis Doctoral, estalló la pandemia provocada
por SARS-CoV-2. El desarrollo de métodos de diagnóstico rápidos, sensibles y precisos
se convirtió en una tarea de imperiosa necesidad en los primeros compases de la
misma. Por ello, establecimos como tercer objetivo específico el diseño de diferentes
ensayos RT-LAMP (Reverse transcription–LAMP) para la detección del virus y su
evaluación en diversas muestras clínicas. Describimos ocho ensayos RT-LAMP
diferentes para la detección de SARS-CoV-2. Además, realizamos un análisis
comparativo de estos en términos de cinética, sensibilidad y especificidad y
finalmente seleccionamos los mejores para su posterior aplicación en muestras
clínicas. Se observó una alta sensibilidad y especificidad en muestras de exudados
nasofaríngeos. Sin embargo, se comprobó que no eran útiles en muestras de orina
para la detección de ARN del virus. Por otra parte, se realizaron mejoras sobre el
protocolo de estabilización de los reactivos, incrementándose a dos meses su
estabilidad a temperatura ambiente.
El cuarto objetivo específico tuvo como finalidad evaluar la utilidad
diagnóstica del dispositivo portátil SMART-LAMP. Para ello, diseñamos un estudio piloto en el que combinamos el uso del dispositivo con el método de estabilización
de reactivos desarrollado, obteniendo un sistema portátil y fácil de utilizar en zonas
de escasa infraestructura. Se ensayó para la detección de Schistosoma mansoni, S.
haematobium, Strongyloides spp. y SARS-CoV-2, obteniendo elevados valores
predictivos. Los resultados fueron comparables con los obtenidos por RT-qPCR y con
un dispositivo comercial de amplificación isotérmica.
En conclusión, el trabajo que aquí se presenta muestra: (i) el desarrollo de una
metodología sencilla y rápida de estabilización de reactivos LAMP, que permite su
almacenamiento a temperatura ambiente en un formato listo para el uso; (ii) el diseño
y desarrollo de un dispositivo portátil (SMART-LAMP) que permite la realización a
tiempo real de reacciones de amplificación isotérmica, controlado a través de una
aplicación móvil; (iii) la puesta a punto de un RT-LAMP para la detección de SARS CoV-2 con altos valores de sensibilidad y especificidad; (iv) la aplicación del SMART LAMP para diferentes ensayos LAMP, demostrando su excelente rendimiento
diagnóstico, con resultados comparables a los obtenidos con técnicas moleculares de
referencia (RT-qPCR) y otros dispositivos comerciales de amplificación isotérmica.
[EN] Historically, progress in the diagnosis of infectious diseases has been limited by
technical and structural requirements of many of the methodologies used. Thus, highly
sensitive and specific technologies, such as nucleic acid amplification, have been restricted to
reference laboratories with important infrastructures. As a result, endemic infections in
developing countries have suffered the most from this diagnostic problem. The lack of
appropriate systems for pathogen detection has often led to over- or undertreatment, lack of
treatment and even unnecessary or even harmful treatment. It has also resulted in a
distortion of epidemiological data for numerous infectious diseases.
Nucleic acid isothermal amplification techniques were developed with the promise of
bringing molecular diagnostics performed in the laboratory to the field. Loop-mediated
isothermal amplification (LAMP) is today the most widely used of these techniques.
However, two decades after its presentation, this and other isothermal methods are still
infrequent in daily clinical practice.
In this context, we propose as a hypothesis in this PhD Thesis the need to adapt this
technology and combine it with others that allow storage and transport of the necessary
reaction reagents, without a cold chain. We also consider it necessary to have small, portable
and autonomous devices to carry out the reaction. In addition, amplification should be
monitored in real time and all the data generated should be conveniently managed through
an intelligent device.
This hypothesis was based on a detailed bibliographic analysis, which is presented as
an introduction. First, the generalities of the different nucleic acid-based diagnostics are
defined, from PCR to the different isothermal amplification techniques and the different
post-amplification analyses. Once this theoretical framework is established, the applications
of LAMP technology in the different infections studied are described in depth: Neglected
Tropical Diseases (NTDs), with special attention to schistosomiasis and SARS-CoV-2
infection. These reviews highlight the strengths of the studies presented to date and their
limitations. Thus, we establish a roadmap for the contributions of our research can make to
the field of study.
Thus, we proposed as a general objective the adaptation of LAMP technology for its
validation as a molecular method in the diagnosis of infectious diseases. For this purpose,
several specific objectives are defined, which are achieved in the different research articles
presented in this Doctoral Thesis.
The first specific objective was focused on the development and application of a
simple stabilization method to store ready-to-use LAMP reagents at room temperature. For
this purpose, we used the SmMIT-LAMP method, previously published by our group for the
detection of Schistosoma mansoni DNA. With a simple desiccation process, we obtain ready to-use reagents that are stable at room temperature for several weeks.
As a second specific objective, we set out to design and develop a portable device
and a mobile application, in order to perform real-time isothermal amplification reactions,
and to analyze and store the results obtained. This device is materialized in the SMART LAMP, which was registered as a utility model granted at the Spanish Patent and Trademark
Office under the title "Device for the diagnosis of neglected tropical diseases".
During this Doctoral Thesis, the SARS-CoV-2 pandemic emerged. The development
of rapid, sensitive and accurate diagnostic methods became an urgent need in the early stages
of the pandemic. Therefore, we set as a third specific objective the design of different RT LAMP (Reverse transcription-LAMP) assays for the detection of the virus and their
evaluation in various clinical samples. We described eight different RT-LAMP assays for the
detection of SARS-CoV-2. In addition, we performed a comparative analysis of these in terms
of kinetics, sensitivity and specificity, and finally selected the best ones for further application
in clinical samples. This analysis in nasopharyngeal exudates demonstrated high sensitivity
and specificity in the designed RT-LAMPs. It was also tested in urine samples showing that
they were not useful for the detection of the virus’s RNA. Additionally, improvements were
made on the reagent stabilization protocol, increasing its stability at room temperature to
over two months.
The fourth specific objective was to evaluate the diagnostic utility of the SMART LAMP device. To this end, we designed a pilot study in which we combined the portable
device with the reagent stabilization method developed, obtaining a portable system that is
easy to use in areas with limited infrastructure. It was tested against four pathogens
(Schistosoma mansoni, S. haematobium, Strongyloides spp. and SARS-CoV-2) obtaining
high predictive values. The results were comparable with those obtained by RT-qPCR and
with a commercial isothermal amplification device.
In conclusion, the work presented here shows: (i) the development of a simple and
rapid methodology for the stabilization of LAMP reagents, which allows their storage at room
temperature in a ready-to-use format; (ii) the design and development of a portable device
(SMART-LAMP) that allows the real-time performance of isothermal amplification
reactions, controlled through a mobile application; (iii) the development of an RT-LAMP for
the detection of SARS-CoV-2 in nasopharyngeal samples, showing high sensitivity and
specificity values; (iv) the application of the SMART-LAMP for different LAMP assays,
demonstrating its excellent diagnostic performance, with results comparable to those obtained
with gold standard molecular techniques (RT-qPCR) and other commercial isothermal
amplification devices.
2022-01-01T00:00:00ZTratamiento de la equinococosis quística
http://hdl.handle.net/10366/151038
[ES] La hidatidosis humana o equinococosis quística (EQ) es una zoonosis causada por el Echinococcus granulosus, un céstodo cuyo hospedador definitivo es el perro, y en la que el hombre constituye un hospedador intermediario accidental. Debido al impacto en términos de morbilidad, la especial afectación en áreas desfavorecidas y la escasa inversión en investigación, esta enfermedad está incluida en el listado de “Enfermedades Tropicales Desatendidas” de la Organización Mundial de la Salud (OMS).A pesar de la recomendación de la OMS, no existe un consenso en el tratamiento de la hidatidosis en este momento, de forma que su manejo es enormemente complejo. A modo de resumen, existen fundamentalmente tres tipos de tratamientos, en muchas ocasiones complementarios entre sí: i) la cirugía, ii) las técnicas percutáneas y, iii) los antiparasitarios. Además, existen enormes diferencias en el manejo según medios disponibles, centro sanitario, características del paciente y del quiste.Por lo descrito, el tratamiento de la EQ es un problema vigente y sustancial, condicionando un intenso debate parar decidir cual es el tratamiento óptimo. El objetivo general de esta tesis es la evaluación del tratamiento actual frente a la equinococosis quística. Los objetivos específicos son los siguientes: Valoración de la eficacia y seguridad del tratamiento con antihelmínticos en la equinococosis quística; Evaluación del tratamiento aplicado a los pacientes con equinococosis quística atendidos en el Complejo Asistencial Universitario de Salamanca (CAUSA) durante el periodo de 1998 al 2015;Evaluación de las recurrencias postquirúrgicas en los pacientes atendidos en el CAUSA con equinococosis quística desde 1998 al 2015; Valoración de la mortalidad en la equinococosis quística en la cohorte CAUSA.
La tesis es un compendio de artículos originales elaborados a partir de un meta-análisis y revisión sistematica, tres estudios retrospectivos longitudinales y tres casos clínicos.
Los artículos originales de los que consta esta tesis doctoral, para responder a los diferentes objetivos planteados son los siguientes: i) “Medical treatment of Cystic Echinococcosis: systematic review and meta-analysis“. BMC 2018, en prensa.
ii) “Safety of the Combined Use of Praziquantel and Albendazole in the Treatment of Human Hydatid Disease”. doi: 10.4269/ajtmh.13-0059.
iii) “Dysgeusia as an adverse reaction to praziquantel”. doi: 10.3109/01480545.2011.584065.
iv) “Management of Cystic Echinococcosis in the last two decades: what have we learned?” doi: 10.1093/trstmh/try050 v) “Cutaneous Disease as the First Manifestation of Cystic Echinococcosis”. doi: 10.4269/ajtmh.15-0855.
vi) ”Recurrence of Cystic Echinococcosis in an Endemic Area: A Retrospective Study”. doi: 10.1186/s12879-017-2556-9.
vii) ”Recurrent spinal echinococcosis”. doi: 10.1016/j.ijid.2011.03.002.
Las conclusiones son: Primera. El tratamiento con antiparasitarios de la equinococosis quística mejora los resultados en pacientes que van a ser intervenidos. El tratamiento combinado con albendazol mas praziquantel frente a la monoterapia con albendazol presenta una mayor actividad escolicida. Segunda. Los efectos secundarios a la quimioterapia antihelmíntica con albendazol y praziquantel suelen ser infrecuentes, leves y reversibles, lo que sugiere que el tratamiento combinado es seguro.
Tercero. Los principales factores implicados en la selección de la estrategia terapéutica son las características de los pacientes y de los quistes .
Cuarta. Las recurrencias son un problema frecuente en la equinococosis quística. Pueden ocurrir décadas después del tratamiento y la localización del quiste primario es el principal factor asociado.
Quinta. Una de las principales causas de mortalidad entre los pacientes con equinococosis quística son las complicaciones del quiste. El tamaño, la localización el número de quistes y la estrategia expectante de tratamiento “Watch & Wait” son los principales factores implicados.
2018-01-01T00:00:00ZResumen de tesis.Estudio de la abeja solitaria Osmia caerulescens L. en agroecosistemas tradicionales de cultivo de cerezo: características de la descendencia y estrategias nutricionales
http://hdl.handle.net/10366/149484
[EN] Osmia caerulescens es una abeja solitaria generalista que se encuentra bien adaptada a
medios antrópicos alterados. Entre los enemigos naturales que atacan sus nidos, se
encuentra la avispa cleptoparásita Sapyga quinquepunctata. En el presente trabajo
analizamos si las características de la descendencia de O. caerulescens y
S. quinquepunctata, a nivel poblacional e individual, muestran diferencias en función de
la orientación de solana y umbría, y entre dos zonas, dentro del valle, que presentan
diferente complejidad paisajística (zona simple y zona compleja). Los resultados
revelaron que la abundancia y el tamaño corporal de la descendencia de O. caerulescens
fueron mayores en la orientación de solana tanto a nivel poblacional como individual,
mientras que, por otra parte, S. quinquepunctata se relacionó positivamente con la zona
que presenta una menor proporción de usos de tierra agrícola (zona compleja). No
detectamos relación de densidad-dependencia entre el número de celdas parasitadas y el
número de celdas establecidas por el hospedador. Asimismo, observamos que, a pesar de
que el parasitismo fue mayor en el área donde las características favorables para las dos
especies convergen, el éxito reproductor de O. caerulescens no se vio reducido. A nivel
individual, los nidos con un menor número de celdas tuvieron mayor probabilidad de ser
parasitados. Estudiar la relación entre los factores ambientales y las características del
paisaje a escala poblacional e individual, proporciona una mejor compresión de cómo
estas características podrían estar modulando la producción de descendencia y las
interacciones ecológicas en la abeja solitaria O. caerulescens.
2021-01-01T00:00:00ZPrimates del Ecuador: aportes al conocimiento de su diversidad, distribución y conservación
http://hdl.handle.net/10366/149478
[ES] Entre los mamíferos, los primates son considerados un grupo bien conocido en su riqueza
y distribución; además, en la actualidad es uno de los órdenes con mayores problemas de
conservación. Con estas premisas y para identificar y llenar algunos vacíos de conocimiento, se
llevó a cabo un estudio sobre la riqueza (capítulo III), distribución (capítulo IV) y conservación
(capítulos V y VI) de los primates del Ecuador. Un primer paso fue el levantamiento de una
base de datos con 12 452 registros basada en observaciones de campo, revisiones de museos
y literatura. En el capítulo III se confirma la presencia de 21 especies y 22 taxones de primates
para el país, correspondientes a 12 géneros y 5 familias; en adición, se sospecha que otros
cinco taxones podrían estar presentes, para 27 taxones en el país. En el capítulo IV, mediante la
revisión de registros de ocurrencia, la sobreposición de capas de vegetación actual y uso del suelo
(2018) y un análisis de modelamiento de nicho ecológico con el programa Maxent, se definió la
distribución actual de los 22 taxones de primates, cuyos resultados presentan nuevas y extendidas
distribuciones para seis taxones, importantes reducciones para ocho, y distribuciones que poco
cambiaron frente a las previamente conocidas para los restantes. En este capítulo también
se incluye un análisis de la distribución altitudinal de los taxones, una revisión de las barreras
naturales que han limitado su distribución y se presentan los vacíos de conocimiento identificados
para cada taxón. En el capítulo V, mediante un análisis de 26 variables correspondientes a cuatro
amenazas directas, 18 factores intrínsecos y cuatro zonas de sobreposición del hábitat idóneo,
se evaluó el estado de conservación y riesgo de extinción de los primates del país, tanto en el
momento actual, como en una proyección para 2050. Mediante este análisis se desarrolló un
índice para medir el riesgo de extinción de un taxón (REX). Los resultados confirman que se
trata de un grupo seriamente amenazado en el país, con cinco taxones que enfrentan un riesgo
extremadamente alto de extinción en el presente y cuya condición se mantendrá para 2050.
Para terminar, el capítulo VI presenta un análisis de la incidencia del cambio climático que para
mediados de siglo se esperaría sobre la distribución y conservación de los primates. Para este
estudio se llevó a cabo un nuevo modelamiento de nicho ecológico para dos escenarios, uno
optimista (RCP 4.5) y otro pesimista (RCP 8.5), con el uso de tres diferentes modelos de circulación
general (GCM); también se incluyó un modelamiento predictivo sobre el cambio del clima, se evaluó
la pérdida de hábitat idóneo y se analizó la capacidad de resiliencia que cada taxón tendría frente a
esta amenaza. Los resultados predicen que el impacto del cambio climático no será uniforme entre
los primates; en el escenario optimista, el 55 % de los taxones se verían afectados, contra 73 % en
el pesimista; además, para el 9 % este impacto sería de reducido a nulo en ambos escenarios.; [EN] Within the mammals, primates are considered a well-known group for their richness and distribution;
furthermore, it is currently one of the orders facing serious conservation challenges. Based on this,
I carried out a study to evaluate richness (Chapter III), distribution (Chapter IV) and conservation
issues (Chapters V and VI) of the primates of Ecuador. As a first step, I compiled a database
with 12,452 records based on field observations, museum reviews, and literature. In Chapter III,
I confirmed the presence of 21 species and 22 primate taxa for the country, corresponding to
12 genera and 5 families; in addition, I present information for another five suspected taxa that
could increase the number of Ecuadorian primates to 27. In Chapter IV, I include an update to the
distribution of Ecuadorian primates by reviewing occurrence records, the overlapping of current
vegetation layers and land use (2018), and an ecological niche modeling analysis using the Maxent
program. The results presented new and extended distributions for six taxa, significant reductions
for eight, and for the rest, their distributions changed little compared to previous estimates. In this
chapter, I also included an analysis of the altitudinal distribution of taxa, a review of the natural
barriers that have limited their distribution, and an overview to the knowledge gaps identified for
each taxon. In Chapter V, I evaluated the state of conservation and risk of extinction of the country’s
primates, both at the present time and in a projection for 2050; I included in this analysis 26
variables corresponding to direct threats (4), intrinsic factors (18) and superposition of the suitable
habitat (4). Through this analysis, I developed an index to measure the risk of extinction of a taxon
(REX). In the results, I confirmed that this order is seriously threatened in Ecuador, with five taxa
that face an extremely high risk of extinction at present and whose condition will remain the same
until 2050. Finally, in the Chapter VI, I present an analysis of the impact of climate change expected
by the middle of the century on the distribution and conservation of primates. For this study, I carried
out a new ecological niche modeling approach for two scenarios, one optimistic (RCP 4.5) and the
other pessimistic (RCP 8.5), with the use of three different general circulation models (GCM). Also, I
included predictive modeling of climate change, evaluated the loss of suitable habitat, and analyzed
the resilience capacity that each taxon would have in the face of this threat. The results predict that
the impact of climate change will not be uniform among primates; in the optimistic scenario, 55% of
the taxa would be affected, against 73% in the pessimistic one; furthermore, for 9% there is likely to
be no impact.
2021-01-01T00:00:00ZEfeito de fatores antropogénicos e naturais na qualidade da água e na distribuicao da fauna piscícola nas bacias dos rios Vouga, Paiva e Dão
http://hdl.handle.net/10366/149375
[PO] Foi investigada a diversidade da ictiofauna, a sua distribuição relativamente ao
efeito das alterações naturais e antropogénicas nos ecossistemas fluviais. De
maio de 2011 a abril de 2013, foram amostrados 30 locais, cobrindo uma
extensão total de 134 km, nos rios Vouga, Paiva e Dão, dos concelhos de Vila
Nova de Paiva, Viseu, São Pedro do Sul, Vouzela e Oliveira de Frades, no
centro de Portugal.
A escolha dos locais teve como critérios, a perturbação natural ou humana,
como barragens, açudes ou estações de tratamento de águas residuais. Foram
feitas amostragens de fauna piscícola por pesca elétrica e analisados 13
parâmetros da água, a montante e a jusante dos pontos de amostragem, para
encontrar eventuais efeitos da qualidade da água na distribuição das espécies.
No total, foram recolhidas 14 espécies de peixes, entre elas, 4 espécies exóticas.
O Índice de Integridade Biótica foi analisado para cada sítio e foi proposto um
novo Índice de Integridade Biótica Corrigida para uma melhor previsão do
potencial de recuperação do ecossistema. A Análise Canónica de
Correspondência foi utilizada para determinar a relação entre as variáveis de
distribuição dos peixes e os parâmetros ambientais.
Foi possível concluir que existem vários ecossistemas fluviais totalmente
diferentes em todos os 5 concelhos em estudo. Existem associações claras entre
espécies de peixes, pontos de amostragem e parâmetros de qualidade da água,
formando clusters de diferentes ecossistemas fluviais em cada uma das áreas de
estudo. Foi interessante verificar também que, mesmo as espécies mais
sensíveis podem adaptar-se à má qualidade da água, dentro de certos limites,
sendo encontradas em áreas onde a sua presença não poderia ser previsível.
Apesar de algumas exceções, encontrámos uma cadeia trófica bem organizada
nos ecossistemas fluviais com espécies carnívoras, omnívoras e espécies
herbívoras, bem estabelecidas em quase todas as áreas.
Estas relações podem fornecer informações úteis para uma melhor gestão,
conservação e recuperação das comunidades piscícolas e seus habitats. Foram
estabelecidas algumas diretrizes tanto para requalificar locais críticos de
degradação antropogénica como para preservar os locais mais sensíveis dos
ecossistemas de água doce.
2021-01-01T00:00:00ZDistribución ambiental de uranio y transferencia suelo-planta de radionúclidos (238U, 226Ra y 210Pb) en áreas uraníferas del oeste de Salamanca
http://hdl.handle.net/10366/148464
[ES]El oeste de la provincia de Salamanca constituye una de las zonas uraníferas más importantes de España, siendo abundantes los yacimientos de uranio que se han explotado en las décadas de los años 60 al 90 del siglo XX. Esta región ha sido en los últimos 70 años, la que ha contribuido a la práctica totalidad de la producción española de uranio. En ella se encuentran muchos indicios mineros y la mayoría de los yacimientos (Villavieja de Yeltes, Villar de Peralonso, Carpio de Azaba, Villar de Yegua, Alameda de Gardón, Saelices el Chico, Lumbrales, Sobradillo, etc.). La transferencia de radionúclidos del suelo con altos contenidos de uranio a plantas de pastizales, con la posible entrada posterior en la cadena alimentaria, a través del ganado, ha sido muy poco estudiado, a pesar del alto riesgo para la salud humana en esta región. De acuerdo con lo anterior se plantearon los siguientes objetivos:
1- Establecimiento de los criterios que permitan evaluar el grado de contaminación de los suelos situados en las proximidades de los yacimientos mineros en el área de estudio (oeste de la provincia de Salamanca), que hayan podido verse afectados por las actividades mineras, a partir del análisis de perfiles de suelos desarrollados sobre rocas graníticas y pizarras. Para conseguir este objetivo se han estudiado: i) Los niveles de fondo en uranio y línea base geoquímica de rocas y suelos y ii) Su distribución espacial y en profundidad, a lo largo de los perfiles del suelo.
2- Caracterización y estudio de los yacimientos de uranio más representativos del área (Villar de Peralonso, Alameda de Gardón, Carpio de Azaba, Villavieja de Yeltes y Villar de la Yegua).
3- Determinación de la distribución global de 238U, 226Ra y 210Pb en las escombreras de los yacimientos seleccionados y establecimiento del yacimiento de Villar de Peralonso como yacimiento “piloto” para llevar a cabo diferentes estudios específicos en los suelos.
4- Evaluación global de la dispersión del 238U, 226Ra y 210Pb en el yacimiento piloto, i) Estudio de los niveles de 226Ra y de 210Pb en los suelos para determinar el índice de contaminación y el grado de movilidad de dichos metales en el suelo, ii) Establecimiento de las relaciones de radioisótopos con las características principales de los suelos y determinación del grado de fraccionamiento de 226Ra y de 210Pb respecto al 238U en los horizontes superfi del suelo, iii) Estudio de las desproporciones radiactivas de los diferentes emisores gamma teniendo en cuenta sus propiedades químicas y correlación con los datos químicos de las muestras de los suelos (pH, contenido en materia orgánica y arcilla), iv) Determinación de dosis e índices de radiactividad a partir de la tasa ambiental de kerma en aire a 1 m del suelo, el índice alfa y la concentración equivalente de radio. 5- Determinación del modo y grado de entrada de radioisótopos (238U, 226Ra, 210Pb) en la cadena alimentaria, según el esquema suelo-planta en el yacimiento de Villar de Peralonso, a partir de: i) La evaluación de las especies vegetales bioacumuladoras y de las comunidades vegetales pioneras que se instalan en las escombreras de las minas o en suelos contaminados, ii) La determinación de los niveles de 228U, 226Ra y 210Pb en algunas especies vegetales y el grado de acumulación de dichos metales, iii) La determinación de los coeficientes de transferencia suelo-planta y factores de bioacumulación en especies vegetales y iv) La evaluación de la influencia de las micorrizas, de la pluviosidad y la producción de biomasa en la transferencia suelo-planta de radionúclidos.
2021-01-01T00:00:00ZResumen de tesis. Modelos espacio-temporales de biodiversidad específica y funcional en pastos adehesados
http://hdl.handle.net/10366/141017
[ES] El trabajo desarrollado en este documento se enmarca dentro un proyecto a largo plazo iniciado por el Doctor José Antonio García Rodríguez, del área de Ecología de la Universidad de Salamanca. Los datos analizados corresponden al estudio observacional de campo llevado a cabo en un periodo continuo de diez años (2007-2016) en comunidades herbáceas de un ecosistema adehesado en la transición mediterráneo-atlántica del Sur de la provincia de Salamanca.
La presente Tesis Doctoral ha sido concebida para aportar nuevas evidencias sobre la influencia de Cytisus multiflorus (L’Hér.) Sweet como especie arbustiva facilitadora sobre los patrones de diversidad y distribución de herbáceas a lo largo del tiempo en este entorno. Así, analizamos el efecto de C. multiflorus a dos niveles: i) sobre la composición y diversidad de especies, y ii) sobre la estructura de las comunidades herbáceas a través de sus interacciones directas e indirectas. En este sentido exploramos la facilitación del matorral desde un punto de vista integral, incluyendo aspectos funcionales y filogenéticos, que nos permiten considerar las tres dimensiones de la biodiversidad (taxonómica, funcional y filogenética) en su conjunto. Incorporamos, asimismo, el análisis de las redes de interacción entre especies herbáceas, donde exploramos los patrones de asociación espacial, discutiendo el papel de las interacciones positivas y negativas en la estructuración de las comunidades herbáceas y el efecto modulador de la facilitación.
Este enfoque innovador nos aproxima a desvelar los mecanismos subyacentes a la coexistencia de especies, arrojando luz sobre las complejas interrelaciones entre especies herbáceas y el papel del matorral en ecosistemas mediterráneos. En un entorno donde cambios en el uso del suelo y el calentamiento global ponen en peligro la sostenibilidad de un ecosistema de alto valor biológico, entender los procesos ecológicos que dirigen el mantenimiento de la biodiversidad resulta crucial para desarrollar estrategias de conservación efectivas. Así el matorral, en contra de la visión de la gestión tradicional como enemigo de los pastos, se perfila como potencial refugio de diversidad, que puede ser decisivo para asegurar la persistencia de los pastizales mediterráneos a largo plazo.
La Tesis Doctoral se divide en cuatro capítulos en los que analizamos diferentes aspectos relacionados con el papel del matorral sobre las comunidades herbáceas. En primer lugar, en el capítulo 1, exploramos el efecto de la cobertura arbustiva como tampón climático, reduciendo el impacto de las condiciones ambientales externas, influyendo a su vez en la composición de las comunidades herbáceas a lo largo del tiempo. Analizamos las tendencias durante tres años (2013-2016), de la composición de grupos funcionales en comunidades herbáceas en respuesta a las variaciones climáticas estacionales. Comparamos los patrones observados en comunidades bajo la cubierta de C. multiflorus y zonas abiertas y analizamos las condiciones climáticas de precipitación y temperatura durante el periodo de estudio. En el segundo capítulo, investigamos cómo la protección arbustiva del matorral modifica la composición de las comunidades herbáceas, y el efecto sobre la riqueza y diversidad de especies a escala local. Para tener una visión integral del efecto facilitador del matorral, consideramos su influencia sobre la diversidad taxonómica, funcional y filogenética de comunidades herbáceas. Asimismo, exploramos cómo varía la facilitación a lo largo de un gradiente de disponibilidad de agua, con el objetivo de comprobar si la hipótesis del gradiente de estrés, que prevé mayores efectos facilitadores en condiciones de estrés ambiental, se cumple en nuestro caso y si esta relación puede variar entre diferentes dimensiones de la diversidad. De este modo, indagamos en la función del matorral como refugio de diversidad, permitiendo la supervivencia de especies sensibles a los filtros ambientales externos, como sequías severas o la presión de pastoreo, lo cual podría ser crucial en el contexto de inestabilidad previsto en el entorno mediterráneo, debido al calentamiento global y la intensificación de la ganadería.
A continuación, en el tercer capítulo, nos introducimos en el estudio de las redes de interacción, con la intención de descubrir si entre las complejas interrelaciones entre especies herbáceas existe algún patrón de asociación subyacente que explique su distribución espacial. En concreto, estudiamos la presencia de una estructura organizativa descubierta recientemente a escala global, según la cual las especies raras tienden a formar interacciones positivas para sobrevivir a la presión competitiva ejercida por las especies dominantes. Partimos de esta propuesta y analizamos si la organización de las comunidades herbáceas varía en el tiempo o por el contrario es constante, a pesar de las condiciones ambientales y de factores bióticos, como la presencia del matorral, que podrían modular el patrón de interacciones entre especies.
Por último, habiendo explorado en los capítulos anteriores los efectos directos de C. multiflorus sobre la composición y la estructura de las comunidades herbáceas, nos centramos en el efecto del matorral como competidor de la especie herbácea predominante Agrostis castellana Boiss. & Reuter, facilitando de manera indirecta a las especies que son excluidas por A.castellana. Analizamos en primer lugar la influencia de estas interacciones indirectas sobre la heterogeneidad regional, mediante el estudio de la beta diversidad, indagando no sólo en los patrones espaciales de recambio de especies, sino también en el recambio funcional y filogenético entre comunidades, lo cual puede aportar información relevante acerca de los procesos de ensamblaje a diferentes escalas espaciales. En última instancia, evaluamos si la facilitación indirecta de C. multiflorus es específica, con efectos diferentes dependiendo de la especie considerada. Para ello analizamos el efecto del matorral sobre la abundancia relativa de dos especies individuales (Crepis capillaris (L.) Wallr. y Vulpia bromoides (L.) Gray) y su interacción con la dominancia de A.castellana.
Nuestros resultados ponen de manifiesto la relevancia de los matorrales en los ecosistemas de dehesa, manteniendo la diversidad de las especies herbáceas, que son las que hacen de este paisaje un punto caliente de biodiversidad con especial interés de conservación. De esta manera, comprobamos el rol de C. multiflorus como tampón climático frente a las condiciones ambientales externas, como refugio de diversidad de especies sensibles a la presión ganadera y como competidor superior de las especies herbáceas dominantes, facilitando la supervivencia de especies raras y la sostenibilidad del sistema. Asimismo, los hallazgos derivados de la presente Tesis Doctoral, evidencian la necesidad de evaluar las diferentes dimensiones de la biodiversidad desde un punto de vista integral, incluyendo el análisis de los rasgos funcionales y el grado de proximidad filogenética entre especies, así como los efectos directos e indirectos de las interacciones entre matorral y herbáceas, para descifrar el papel facilitador de los arbustos en los pastizales mediterráneos.
2019-01-01T00:00:00ZResumen de tesis. Ecological infrastructures and organic farming: effects on beneficial arthropod communities in Mediterranean traditional crops
http://hdl.handle.net/10366/141009
[EN] The current scenario of global threats to biodiversity coupled with the growing concern about the long-term sustainability of agroecosystems has led to the development of measures including the maintenance of ecological focus areas such as non-cropped habitats or the promotion of environmentally friendly agricultural practices such as organic farming.
Under this scenario of biodiversity loss, the preservation of ecological infrastructures is crucial to maintain ecosystem functions and to deliver ecosystem services such as pollination or biological control of pests, which largely determine agricultural productivity and food security. In addition, the development of reliable evaluation schemes is essential to assess the status of biodiversity. In agroecosystems, ecological infrastructures contribute heavily to enhance biodiversity and underlying services, and their contribution depends on their ecological quality. Based on the questionnaire by Boller et al. (2004) for temperate areas, we propose a reliable tool for evaluating the ecological quality of woodland patches, hedges and grass strips associated with Mediterranean agroecosystems (simplified questionnaire). Since management practices and organism composition vary across geographical regions, the implementation of evaluation tools adapted to other geographical regions is deemed necessary. The development of the simplified questionnaire followed a five-steps' approach: (i) application of the Boller's questionnaire in the field; (ii) Boller's questionnaire adaptation; (iii) development of the simplified questionnaire through the assessment and simplification of Boller's questionnaire; (iv) evaluation of the simplified questionnaire effectiveness; (v) proposal of plant indicator species associated to the different quality levels obtained from applying the simplified questionnaire, as an additional tool for quality assessment that complements such questionnaire. A total of 482 ecological infrastructures were evaluated in La Rioja (Spain) in 2014. We point out that the assessment tool based on simplified questionnaire is straightforward and easy to apply by both experts and non-experts. We also propose the simplified questionnaire development procedure as a guide to create evaluation questionnaires adapted to other ecological infrastructure types.
The role that ecological infrastructures such as hedges or strips have in enhancing functionally important groups has been reasonably well investigated in temperate areas. However, it is much less documented in agroecosystems from the Mediterranean basin, even though this area has been identified as a biodiversity hotspot for conservation priorities. We analyzed, in a study developed during 2014 in a traditional vineyard agroecosystem in La Rioja (Northern Spain), the beneficial arthropod communities across four types of linear ecological infrastructures: woodland hedges, rosaceous hedges, grass strips and flower strips. We investigated the value of these elements as a source of predators, parasitoids and pollinators. We show that the abundance, richness and distribution of families of each functional group is determined by features characterizing the different types of those infrastructures. Ecological infrastructures with a suitable level of structural diversity constitute an important reservoir of predators. On the other hand, parasitoids and pollinators were limited by the availability of hosts, pollen and nectar resources. Flower strips, less complex infrastructures that offer a high amount of floral resources, benefited communities of both parasitoids and pollinators.
Within arthropods, spiders are generalist predators that are considered important components of biodiversity in vineyard ecosystems, where they can play a prominent role in the natural control of pest populations. Nevertheless, the influence that ecological infrastructures have on driving spider assemblages in Mediterranean vineyard agroecosystems is practically unknown. The spider assemblages across woodland hedges, rosaceous hedges, grass strips and flower strips were analyzed in a study conducted in La Rioja. These assemblages were examined across three levels of organization (taxon, guild and body-size group). Abundance and richness of spiders were higher in more structurally diverse infrastructures. The response to habitat type differed among guilds but, overall, higher densities of spiders from different guilds were found in hedges. Body-size groups had a more balanced distribution in strips and hedges with higher levels of structural diversity.
Due to the variability in habitat preferences found among the different functionally important taxa of predators, parasitoids and pollinators, we highlight the importance of preserving different types of ecological infrastructures across vineyard agroecosystems to maintain well-structured assemblages of beneficial arthropods and maximize underlying services. Our results suggest that it is also crucial to preserve complex and heterogeneous ecological infrastructures to maintain diversified spider assemblages.
In addition to the role that ecological infrastructures have in the maintenance of the biodiversity in agroecosystems, some of the negative effects of agricultural intensification on biodiversity can be counteracted by the implementation of the more sustainable management practices that organic farming uses. In terrestrial ecosystems, both land use and topographic features are important filters in shaping taxa distribution. It is essential to identify which factors significantly drive changes in populations in order to maximize the abundance and richness of beneficial arthropods and the underlying services across agroecosystems. We examined beneficial arthropod communities to disentangle the extent to which predators, parasitoids, and pollinators are conditioned by local field management (organic vs. conventional management) and topographic features (hillside aspect). Beneficial arthropod communities were assessed in traditional cherry orchards in western Spain. Overall, dominant or most representative parasitoid and pollinator taxa benefited from organic management, whereas predators showed a more heterogeneous pattern due to their varying responses to habitat characteristics. Topographic features, although being a factor for some of the studied groups, did not strongly affect beneficial arthropod communities.
We additionally explored the response of spider community to the farming system (organic and conventional) and the hillside aspect (sunny or shady) from a taxonomical, behavioral, and morphological perspective. Spiders were identified to family and classified in body size classes. According to their foraging behavior, spiders were additionally sorted in guilds and, for a selected family of each guild, morphological traits were measured on each individual. Spider traits and composition are determined both by local factors derived from farming system, as well as by climate conditions associated to the hillside aspect. In taxonomical terms, spiders benefit from organic farming and by the shady aspect. However, from a guild perspective, spiders respond more heterogeneously to such factors, with strong variations among different feeding behaviors. Additionally, morphological traits within guilds vary in response to management practices that constitute conditioning disturbance events for each guild, resulting in filtering small individuals.
Our results indicate that the effects of farming system on beneficial arthropods are not easily predictable. Due to the variability in habitat preferences found among different functionally important taxa, we highlight the importance of continuing to unravel the specific responses of beneficial arthropods to local management practices. Furthermore, differences in taxonomical, behavioral, and morphological responses of spiders to habitat properties highlight the importance of examining their assemblages from different perspectives.
2019-01-01T00:00:00ZDinámica y estructura en ecosistemas forestales y su aporte al ciclo del carbono en la Península de Osa, Costa Rica
http://hdl.handle.net/10366/140463
[ES] La siguiente investigación se enfocará a caracterizar la dinámica de ecosistemas de formaciones forestales en función de la diversidad florística, estructura forestal, los cambios espacio-temporales y el rol del carbono contenido en la biomasa, necromasa y suelos, en los sitios de Agua Buena de Rincón y Piro, en la Península de Osa, Costa Rica. De esta manera se busca comprender el aporte que hacen estos bosques en cuanto a la diversidad de árboles, palmas y bejucos con un diámetro ≥ 10 cm de Dap, así como determinar las diferencias espacio-temporales en los componentes vegetacionales, la dinámica del crecimiento, los procesos ecológicos por mortalidad y reclutamiento, la cuantificación del carbono contenido en la biomasa aérea y subterránea y suelo que caracterizan las formaciones forestales en la Península de Osa, Costa Rica.
Dentro de los alcances de la investigación en función de sus metas se buscará:
a. Describir y comparar los componentes vegetacionales para aquellas especies de árboles, palmas y bejucos con un diámetro ≥ 10 cm de Dap, en función de su estructura, composición florística, riqueza de especies y diversidad con el fin de comprender la influencia de los factores a nivel de sitio sobre la presencia de las especies.
b. Comprender la dinámica de las especies presentes mediante la cuantificación y comparación de los patrones de crecimiento en función de su estructura y la relación de estos con el sitio y el tipo de bosque.
c. Estimar y comparar la productividad en función de la cuantificación del carbono contenido en la biomasa, necromasa y suelo y su distribución en las formaciones forestales, con el fin de comprender la dinámica del carbono a nivel de ecosistema.
d. Comprender la dinámica de la biodiversidad de los bosques primarios y secundarios evaluados, como un medio para entender el rol e importancia de los bosques en la Península de Osa como estrategia de conservación.
2019-06-01T00:00:00ZPhylogenomics and comparative transcriptomics of West African cone snails
http://hdl.handle.net/10366/140352
[ES] La familia Conidae (Gastropoda: Caenogastropoda) es una de las familias de animales marinos más diversas del mundo. Los conos son interesantes para naturalistas y biólogos, quienes han tratado de definir una clasificación del grupo. Sin embargo, la increíble diversidad de especies y su amplio rango de distribución han complicado los estudios filogenéticos, y no ha sido hasta hace poco (y no antes de comenzar este proyecto) que se definió un marco evolutivo robusto para la familia. Los conos son depredadores activos que usan un sofisticado sistema venenoso para cazar a sus presas. Este veneno es altamente complejo, incluyendo cientos de péptidos llamados conotoxinas. Estos péptidos secretados afectan a diferentes canales iónicos y receptores de neurotransmisores en el cuerpo de la presa, con un grado de especificidad que las hace una fuente potencial de nuevos medicamentos. El desarrollo de las técnicas de secuenciación masiva (NGS) ha llevado el estudio de la composición del veneno a un nuevo nivel, permitiendo la identificación de incluso los péptidos menos expresados. No obstante, la variabilidad del veneno ha sido estudiada principalmente desde una perspectiva proteómica, y la transcriptómica se ha limitado principalmente a estudios descriptivos. Además, el estudio de los conos se ha centrado en aquellas especies que habitan la región Indo-Pacífica, y otras regiones que representan puntos calientes de biodiversidad de conos (como el Caribe o África occidental) han sido ignoradas.
A este respecto, el presente proyecto está enfocado exclusivamente en el estudio de los conos de África occidental. Para ello, hemos definido cuatro objetivos, trabajados en detalle en los siguientes capítulos:
1) Establecer un marco evolutivo robusto para la familia Conidae, estudiando así el origen de las dietas más especializadas.
2) Estudiar las relaciones filogenéticas y la evolución, así como explorar la diversidad real de los conos endémicos de Senegal, Islas Canarias y el archipiélago de Cabo Verde.
3) Estudiar la evolución de la dieta piscívora en la familia, analizando mediante transcriptómica la composición del veneno de la especie atlántica Chelyconus ermineus.
4) Caracterizar la composición del veneno de múltiples especies de conos de dos géneros endémicos de África occidental, y aplicar un estudio comparado entre ellas para estudiar la evolución de sus venenos.
Los genomas mitocondriales de cuatro géneros fueron secuenciados, y los transcriptomas de otras 27 especies fueron analizados, anotando sus genes mitocondriales y 21 genes nucleares. Todos esos marcadores y los ya publicados en GenBank fueron utilizados para inferir las relaciones filogenéticas de la familia Conidae. Los árboles filogenéticos reconstruidos recuperaron la mayoría de los nodos con alto apoyo estadístico, aunque algunos de los nodos más antiguos permanecen sin resolver. Estos resultados confirmaron hipótesis previas relacionadas con la evolución de la dieta, como la monofilia de los géneros moluscívoros y de aquellos que depredan anfinómidos, pero el doble origen de la piscivoría en los géneros de las regiones del Indo-Pacífico y del Atlántico/ Pacífico este (Chelyconus).
Las relaciones filogenéticas entre los géneros de conos endémicos (Africonus, Lautoconus, Kalloconus y Trovaoconus) fueron inferidas utilizando más de 100 genomas mitocondriales, representantes de la mayoría de las especies descritas en esta región. Todos los árboles se recuperaron con máximo apoyo estadístico. El clado formado por los géneros Kalloconus y Trovaoconus fue el primero en divergir. El grupo hermano de Africonus es Lautoconus ventricosus del mar Mediterráneo, y el clado que contiene las especies de Lautoconus de Senegal y las Islas Canarias es hermano de los dos. Debido a la parafilia de Lautoconus por la inclusión de Africonus, se ha propuesto la designación de un nuevo nombre genérico para las especies de Senegal y las Islas Canarias una vez realizada la correspondiente revisión taxonómica . Además, el género Trovaoconus (endémico de Cabo Verde) debería sinonimizarse con el continental Kalloconus. El tiempo de los eventos cladogenéticos sugiere que la alopatría podría estar jugando un importante papel en la generación de la diversidad de estos géneros, dado que las fluctuaciones eustáticas del nivel del mar y el desarrollo directo de las larvas podrían favorecer el aislamiento. En todos los géneros encontramos ejemplos de especies descritas incorrectamente, ya fuese porque esas especies representasen variabilidad poblacional o porque tenían fenotipos convergentes.
El género Chelyconus representa la segunda adaptación a la piscivoría, como se ha mencionado más arriba. En Cabo Verde podemos encontrar esta especie, cuyo veneno fue estudiado utilizando transcriptomas. La comparación de la composición del veneno de tres individuos ha confirmado la variabilidad intraespecífica, dado que sólo el 20% de las conotoxinas identificadas estaban presentes en los tres especímenes. Esta especie presenta las superfamilias M, O1, O2 y T como las más abundantes, tal y como se ha reportado anteriormente para otra especies de conos. Los niveles de expresión han confirmado la importancia de la superfamilia A para depredar en peces, como se había observado en el clado Indo-Pacífico. Curiosamente, esta superfamilia presentaba un patrón de cisteinas sólo descrito en este género: un patrón de espaciado entre las cisteínas α4/4, en contraste con el α3/5 observado en el otro clado. Estos resultados refuerzan la idea de que la piscivoría ha evolucionado independientemente en ambos clados, y que las similitudes en la estrategia de caza son debidas a convergencia.
Finalmente, se describió la composición del veneno de 12 especies endémicas de África occidental (nueve Africonus y cuatro Lautoconus). Todas comparten las mismas seis superfamilias expandidas (con cinco o más precursores de conotoxinas), lo que podría explicarse por su presencia en el ancestro común de estos géneros. Las especies de Africonus presentaron superfamilias expandidas adicionales. Esto podría estar relacionado con los altos niveles de diversificación de este género y las amplias oportunidades de adaptación después de colonizar el archipiélago de Cabo Verde. La composición del veneno de estos géneros muestra cierto nivel de señal filogenética, de manera que, en general, las especies más cercanas evolutivamente tienen más secuencias en común, así como las mismas superfamilias en la misma proporción y con los mismo niveles de expresión.
En resumen, este trabajo avanza en el estudio de los conos de África occidental, aportando un marco evolutivo robusto e información sobre la composición del veneno para la mitad de los géneros habitando esta región.
2019-01-01T00:00:00ZEfecto del cambio de la cobertura vegetal y del uso de la tierra sobre la cantidad y calidad de materia orgánica del suelo en ecosistemas alto-andinos de Ecuador
http://hdl.handle.net/10366/140319
[ES]Los ecosistemas Alto-Andinos de Ecuador tienen grandes cantidades de materia orgánica del suelo (MOS), lo que les permite prestar servicios ambientales y sostener la vida de millones de personas. Sin embargo, se desconoce si frente a los cambios de Cobertura Vegetal y Uso de la Tierra (CVUT) que han ocurrido están actuando como sumideros o cómo fuentes de Carbono. Es decir, no se conoce si los ecosistemas de páramo perturbados y transformados en plantaciones de pino, pastizales y cultivos estarían fijando CO2 o emitiéndolo. Es necesario el desarrollo de estudios que examinen los componentes biológicos de la MOS y que permitan comparar el Carbono Orgánico del Suelo (COS) bajo varios tipos de CVUT en diferentes zonas y escenarios edáficos. La MOS es un indicador de la salud ambiental de un ecosistema y entender la relación de ésta con los tipos de CVUT es esencial para manejar y conservar el páramo andino. Particularmente examinar los componentes biológicos para entender el almacenaje o la pérdida de C es esencial en el suelo andino. El objetivo principal fue evaluar la cantidad y calidad de la MOS bajo Páramo natural, plantaciones de Pino, Pastizales y Bosque secundario nativo en 6 zonas fisiográficas de páramo de los Andes ecuatorianos. Los sitios de Páramo del Cajas fueron la CVUT que presentaron mayor contenido de MOS (20 cm de profundidad) de todos los ecosistemas evaluados (620,80 Mg ha-1). Mientras que los sitios de Páramo Degradado del Chimborazo son los que presentaron las menores cantidades de MOS (53.12 Mg ha-1). Los resultados del análisis de varianza utilizado para evaluar el efecto del factor CVUT (anidado el factor zona) sobre la variable MOS indicaron muy consistentemente que la cantidad de MOSestá asociada al tipo de cobertura vegetal dentro de cada zona estudio. Los resultados de la prueba posterior LSD indicaron que la cantidad de MOS está asociada a la CVUT específicamente en las zonas del Ángel, Chimborazo, el Cajas y Oña-Yacuambi. Por su parte, los rangos promedio de la emisión potencial de CO2 estuvieron entre los 4,9 y 10.4 mg CO2 Kg-1 día-1. Los resultados del análisis de varianza utilizado para evaluar el efecto del factor CVUT (anidado el factor zona) sobre la variable Emisión potencial de CO2 del suelo indicaron que la actividad biológica del suelo está asociada en la zona de estudio. En la región andina de Ecuador la calidad y cantidad de la MOS está asociada e influencia directamente por la CVUT. Las principales influencias de la CVUT actúan sobre la densidad del suelo, el pH, el contenido de MOS y nutrientes del suelo. Los resultados sugieren que los ecosistemas transformados de la sierra ecuatoriana han perdido gran parte del contenido de MOS y seguirán perdiéndolo, ya que estarían emitiendo grandes cantidades de CO2 hacia la atmosfera.
2018-01-01T00:00:00ZAproximación integral para la validación de antígenos recombinantes y su aplicación al manejo clínico de pacientes con hidatidosis
http://hdl.handle.net/10366/137150
[ES] Echinococcus granulosus sensu lato es un organismo perteneciente al Reino Animalia, Filo Platelmintos (Figura 1). Los platelmintos son vermes aplanados dorso-ventralmente, de simetría bilateral. A diferencia de los nematodos, estos organismos no poseen celoma, y en su lugar presentan una cavidad maciza recubierta de un tegumento. Dependiendo de la clase, pueden contener un sistema digestivo incompleto o carecer del mismo, absorbiendo los nutrientes a través del tegumento. No poseen sistema circulatorio, por lo que el fluido intercelular distribuye los nutrientes y recoge los productos de desecho.
2017-01-01T00:00:00Z