Adaptive mutations in bacteria: high rate and small effects

Evolution by natural selection is driven by the continuous generation of adaptive mutations. We measured the genomic mutation rate that generates beneficial mutations and their effects on fitness in Escherichia coli under conditions in which the effect of competition between lineages carrying different beneficial mutations is minimized. We found a rate on the order of 10–5 per genome per generation, which is 1000 times as high as previous estimates, and a mean selective advantage of 1%. Such a high rate of adaptive evolution has implications for the evolution of antibiotic resistance and pathogenicity.

Mutation accumulation in Tetrahymena

Background - The rate and fitness effects of mutations are key in understanding the evolution of every species. Traditionally, these parameters are estimated in mutation accumulation experiments where replicate lines are propagated in conditions that allow mutations to randomly accumulate without the purging effect of natural selection. These experiments have been performed with many model organisms but we still lack empirical estimates of the rate and effects of mutation in the protists. Results - We performed a mutation accumulation (MA) experiment in Tetrahymena thermophila, a species that can reproduce sexually and asexually in nature, and measured both the mean decline and variance increase in fitness of 20 lines. The results obtained with T. thermophila were compared with T. pyriformis that is an obligate asexual species. We show that MA lines of T. thermophila go to extinction at a rate of 1.25 clonal extinctions per bottleneck. In contrast, populations of T. pyriformis show a much higher resistance to extinction. Variation in gene copy number is likely to be a key factor in explaining these results, and indeed we show that T. pyriformis has a higher mean copy number per cell than T. thermophila. From fitness measurements during the MA experiment, we infer a rate of mutation to copy number variation of 0.0333 per haploid MAC genome of T. thermophila and a mean effect against copy number variation of 0.16. A strong effect of population size in the rate of fitness decline was also found, consistent with the increased power of natural selection. Conclusions - The rate of clonal extinction measured for T. thermophila is characteristic of a mutational degradation and suggests that this species must undergo sexual reproduction to avoid the deleterious effects detected in the laboratory experiments. We also suggest that an increase in chromosomal copy number associated with the phenotypic assortment of amitotic divisions can provide an alternative mechanism to escape the deleterious effect of random chromosomal copy number variation in species like T. pyriformis that lack the resetting mechanism of sexual reproduction. Our results are relevant to the understanding of cell line longevity and senescence in ciliates.

Simulação térmica de uma fachada de dupla pele com ventilação natural

Este trabalho relata os resultados obtidos de uma simulação térmica de uma fachada de dupla pele com ventilação natural utilizando um software genérico de simulação térmica de edifícios. Esta fachada encontra-se montada numa célula de teste no Laboratório de Engenharia Civil em Lisboa, e cujo propósito é verificar e analisar o comportamento térmico deste tipo de elementos em regimes de ventilação natural. Para atingir o objectivo desta dissertação em simular a DSF, é utilizado o amplamente conhecido EnergyPlus, um programa de grande capacidade para simular o comportamento térmico de edifícios e dimensionar pormenorizadamente os seus sistemas de ventilação e AVAC. Paralelamente a este software, é utilizado um outro programa, o DesignBuilder, tratando-se este de um interface comercial para o EnergyPlus. Os resultados das simulações efectuadas são comparadas com os dados experimentais retirados durante o funcionamento da DSF entre das datas de 23 a 28 de Abril de 2008. Utilizando estas ferramentas informáticas, foram efectuadas duas modelações da fachada de modo a avaliar diferentes graus de detalhe, ambas segundo as características geométricas, propriedades térmicas e ópticas dos seus elementos de construção, sombreamento existente e modo de funcionamento durante o período em causa. Posteriormente são comparados os resultados das simulações com os dados experimentais. A análise dos resultados permitiu chegar á conclusão que, embora o software utilizado não contenha até á data um modelo próprio e detalhado para fachadas envidraçadas de dupla pele com ventilação natural, este possui uma potencialidade promissora para efectuar uma simulação fiável. No entanto, diversas divergências significativas foram notadas e analisadas nos parâmetros comparados, nomeadamente a temperatura e o caudal, de modo a estabelecer algumas limitações do software.

Verificação experimental do comportamento térmico de uma fachada de dupla pele com ventilação natural

Neste trabalho, avaliou-se o comportamento térmico de uma fachada de dupla pele com ventilação natural. A avaliação foi efectuada para uma célula de teste que permite adaptar várias configurações de fachada para a qual foram registados dados num determinado período de tempo através de um sistema de aquisição de dados. Os dados registados foram devidamente tratados e comparados para as diversas configurações. Para as configurações testadas, utilizaram-se dois parâmetros adimensionais que permitiram a comparação da capacidade de pré aquecer o ar (aplicável à estação de aquecimento) e de isolar dinamicamente (aplicável à estação de arrefecimento). Foram comparados os desempenhos da fachada quando a funcionar com os sistemas de sombreamento por persiana veneziana e por cortina têxtil. Em pré aquecimento, o fluxo de insuflação mostrou-se uma boa opção. Em isolamento dinâmico, a fachada retira o melhor partido do fluxo de extracção. Os resultados obtidos para os sistemas de sombreamento recaem a favor do sombreamento por persiana veneziana. As medições efectuadas na célula de teste vêm permitir futuros estudos de comparação com métodos de simulação numérica. Os resultados obtidos demonstram a sensibilidade das fachadas de dupla pele ao clima onde se inserem. Contudo, os resultados obtidos não demonstram por si só a veracidade do desempenho desta tecnologia no clima em Portugal.

Low Complexity Intra Mode Selection for Efficient Distributed Video Coding

Motion compensated frame interpolation (MCFI) is one of the most efficient solutions to generate side information (SI) in the context of distributed video coding. However, it creates SI with rather significant motion compensated errors for some frame regions while rather small for some other regions depending on the video content. In this paper, a low complexity Infra mode selection algorithm is proposed to select the most 'critical' blocks in the WZ frame and help the decoder with some reliable data for those blocks. For each block, the novel coding mode selection algorithm estimates the encoding rate for the Intra based and WZ coding modes and determines the best coding mode while maintaining a low encoder complexity. The proposed solution is evaluated in terms of rate-distortion performance with improvements up to 1.2 dB regarding a WZ coding mode only solution.

Revestimento de fachadas com pedra natural: patologia, especificação e manutenção

O objectivo geral deste trabalho é o conhecimento mais abrangente das pedras ornamentais portuguesas como elemento singular da construção de edifícios em Portugal, sua aplicação no revestimento de fachadas, identificação das patologias, medidas preventivas e de reparação. Nesse sentido e para melhor conhecer o seu comportamento, fez-se uma caracterização das pedras naturais e das suas propriedades. Descreveram-se em seguida as pedras naturais para paramentos exteriores mais comuns e utilizadas em Portugal e as condições técnicas exigíveis na sua aplicação. Identificaram-se as patologias inerentes ao não cumprimento das condições necessárias à sua boa aplicação e escolha para o fim pretendido. Para isso descreveu-se o método de diagnóstico a utilizar, para que qualquer intervenção mais ou menos invasiva obedeça a critérios fundamentados no conhecimento que se tem vindo a adquirir através de estudos e investigação. Por fim, e verificando-se a necessidade de avaliações e inspecções periódicas das fachadas, elaborou-se uma ficha de avaliação/inspecção como contributo para garantir a durabilidade e o bom desempenho deste material nobre ao longo da sua vida útil.

Pedra natural como revestimento exterior de paredes

A pedra natural é um material de grande desempenho estético, associado a qualidade e durabilidade, que tem vindo cada vez mais a ser utilizado no revestimento de fachadas. Pretende-se com o presente trabalho, contribuir para ultrapassar o quadro patológico verificado nos dias de hoje, bem como melhorar a segurança e qualidade das construções. Começa-se por abordar o estado da indústria da pedra em Portugal. Descrevem-se depois os processos e técnicas de extracção e transformação da pedra, e as exigências funcionais e normativas aplicáveis aos revestimentos de pedra natural para paredes exteriores. São depois abordados os métodos correctos de aplicação de placas de pedra para fachadas, dando maior relevo ao método de fixação independente com recurso a elementos metálicos. Por fim são enunciadas as anomalias que habitualmente se verificam neste tipo de solução e as suas causas sistematizando-se a sua relação. Indicam-se também algumas técnicas de reabilitação aplicáveis a diversos tipos de patologia.

Application of GIS-based multi-criteria analysis for site selection of aquifer recharge with reclaimed water

Reclaimed water from small wastewater treatment facilities in the rural areas of the Beira Interior region (Portugal) may constitute an alternative water source for aquifer recharge. A 21-month monitoring period in a constructed wetland treatment system has shown that 21,500 m(3) year(-1) of treated wastewater (reclaimed water) could be used for aquifer recharge. A GIS-based multi-criteria analysis was performed, combining ten thematic maps and economic, environmental and technical criteria, in order to produce a suitability map for the location of sites for reclaimed water infiltration. The areas chosen for aquifer recharge with infiltration basins are mainly composed of anthrosol with more than 1 m deep and fine sand texture, which allows an average infiltration velocity of up to 1 m d(-1). These characteristics will provide a final polishing treatment of the reclaimed water after infiltration (soil aquifer treatment (SAT)), suitable for the removal of the residual load (trace organics, nutrients, heavy metals and pathogens). The risk of groundwater contamination is low since the water table in the anthrosol areas ranges from 10 m to 50 m. Oil the other hand, these depths allow a guaranteed unsaturated area suitable for SAT. An area of 13,944 ha was selected for study, but only 1607 ha are suitable for reclaimed water infiltration. Approximately 1280 m(2) were considered enough to set up 4 infiltration basins to work in flooding and drying cycles.

O natural e o farmacológico: padrões de consumo terapêutico na população portuguesa

Neste artigo identificam-se os padrões de consumo terapêutico na população portuguesa, visando dar conta de um novo padrão emergente nas sociedades modernas, aqui designado de Pluralismo Terapêutico, noção com a qual se categoriza o uso conjugado ou alternado de recursos farmacológicos e naturais nas trajetórias terapêuticas dos indivíduos. O respetivo suporte empírico decorre de uma investigação, já concluída, que teve por base uma amostra nacional representativa. Os resultados mostram uma dualização dos consumos terapêuticos que é constituída por um padrão dominante de Farmacologismo – i.e., uso exclusivo de fármacos – coexistente com uma tendência crescente de pluralismo terapêutico. O efeito das fontes de informação terapêutica e dos seus usos leigos, bem como das perceções sociais de risco sobre o natural e o farmacológico, constitui neste estudo uma referência analítica central para a interpretação dos padrões encontrados. - ABSTRACT: In this article we identify patterns of therapeutic consumption, with the purpose of assessing an emerging pattern in modern societies, here designated as Therapeutic Pluralism, referring to the conjugated or alternated use of pharmacological and natural resources in the therapeutic trajectories of individuals. The empirical basis for this analysis stems from a concluded research on the topic, and is focused on a questionnaire administered to a representative sample of the Portuguese population. The results show a duality in therapeutic consumptions, expressed in the coexistence of a dominant pattern of Pharmacologism – that is, the exclusive therapeutic consumption of pharmaceuticals – and a growing trend towards therapeutic pluralism. The effects of information sources on health and its lay uses, as well as of the social perceptions of risk concerning the natural and the pharmacological, constitute key analytical references for this study’s interpretation of the identified patterns.

Lubrificação de compressores que aspiram fluido frigorigéneo a temperaturas inferiores a -30° C

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Conceção e construção de um simulador de controlo de vibrações

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Comunicação do risco natural em Portugal

Na presente dissertação pretende-se compreender como é que a comunicação do risco é considerada pelos profissionais ligados à gestão do risco no domínio das calamidades naturais em Portugal. Para tal, além da fundamentação teórica acerca do objeto de estudo deste trabalho, ou seja, da comunicação do risco, pretende-se reunir algumas pistas que permitam compreender a visão que os profissionais ligados à gestão do risco, nomeadamente no âmbito das calamidades naturais têm desta disciplina de comunicação. É igualmente propósito desta dissertação aferir se a sociedade civil tem acesso a informação no que concerne a comportamentos redutores do risco no domínio da ocorrência de uma catástrofe natural, tais como um sismo ou um tornado. Neste sentido, pretende-se, portanto clarificar, em primeiro lugar, se existem, de facto, esforços de comunicação no que diz respeito à divulgação de informação sobre os riscos inerentes a um determinado fenómeno natural. E, segundo compreender o motivo pelo qual a sociedade civil portuguesa não tem um papel ativo no processo de gestão do risco: será que esta inércia se deve à falta de interesse (aliada à ignorância) da população no que concerne a temática do risco, em particular, no domínio da ocorrência de catástrofes naturais. Por fim, na presente dissertação é apresentado um guia de boas práticas para porta-vozes no domínio da comunicação do risco.

Feature selection for clustering categorical data with an embedded modelling approach

Research on the problem of feature selection for clustering continues to develop. This is a challenging task, mainly due to the absence of class labels to guide the search for relevant features. Categorical feature selection for clustering has rarely been addressed in the literature, with most of the proposed approaches having focused on numerical data. In this work, we propose an approach to simultaneously cluster categorical data and select a subset of relevant features. Our approach is based on a modification of a finite mixture model (of multinomial distributions), where a set of latent variables indicate the relevance of each feature. To estimate the model parameters, we implement a variant of the expectation-maximization algorithm that simultaneously selects the subset of relevant features, using a minimum message length criterion. The proposed approach compares favourably with two baseline methods: a filter based on an entropy measure and a wrapper based on mutual information. The results obtained on synthetic data illustrate the ability of the proposed expectation-maximization method to recover ground truth. An application to real data, referred to official statistics, shows its usefulness.

ECG Biometrics: A Template Selection Approach

Electrocardiography (ECG) biometrics is emerging as a viable biometric trait. Recent developments at the sensor level have shown the feasibility of performing signal acquisition at the fingers and hand palms, using one-lead sensor technology and dry electrodes. These new locations lead to ECG signals with lower signal to noise ratio and more prone to noise artifacts; the heart rate variability is another of the major challenges of this biometric trait. In this paper we propose a novel approach to ECG biometrics, with the purpose of reducing the computational complexity and increasing the robustness of the recognition process enabling the fusion of information across sessions. Our approach is based on clustering, grouping individual heartbeats based on their morphology. We study several methods to perform automatic template selection and account for variations observed in a person's biometric data. This approach allows the identification of different template groupings, taking into account the heart rate variability, and the removal of outliers due to noise artifacts. Experimental evaluation on real world data demonstrates the advantages of our approach.

Enhancing Multimodal Silent Speech Interfaces With Feature Selection

In research on Silent Speech Interfaces (SSI), different sources of information (modalities) have been combined, aiming at obtaining better performance than the individual modalities. However, when combining these modalities, the dimensionality of the feature space rapidly increases, yielding the well-known "curse of dimensionality". As a consequence, in order to extract useful information from this data, one has to resort to feature selection (FS) techniques to lower the dimensionality of the learning space. In this paper, we assess the impact of FS techniques for silent speech data, in a dataset with 4 non-invasive and promising modalities, namely: video, depth, ultrasonic Doppler sensing, and surface electromyography. We consider two supervised (mutual information and Fisher's ratio) and two unsupervised (meanmedian and arithmetic mean geometric mean) FS filters. The evaluation was made by assessing the classification accuracy (word recognition error) of three well-known classifiers (knearest neighbors, support vector machines, and dynamic time warping). The key results of this study show that both unsupervised and supervised FS techniques improve on the classification accuracy on both individual and combined modalities. For instance, on the video component, we attain relative performance gains of 36.2% in error rates. FS is also useful as pre-processing for feature fusion. Copyright © 2014 ISCA.