Steady-state global optimization of metabolic non-linear dynamic models through recasting into power-law canonical models

Background: Design of newly engineered microbial strains for biotechnological purposes would greatly benefit from the development of realistic mathematical models for the processes to be optimized. Such models can then be analyzed and, with the development and application of appropriate optimization techniques, one could identify the modifications that need to be made to the organism in order to achieve the desired biotechnological goal. As appropriate models to perform such an analysis are necessarily non-linear and typically non-convex, finding their global optimum is a challenging task. Canonical modeling techniques, such as Generalized Mass Action (GMA) models based on the power-law formalism, offer a possible solution to this problem because they have a mathematical structure that enables the development of specific algorithms for global optimization. Results: Based on the GMA canonical representation, we have developed in previous works a highly efficient optimization algorithm and a set of related strategies for understanding the evolution of adaptive responses in cellular metabolism. Here, we explore the possibility of recasting kinetic non-linear models into an equivalent GMA model, so that global optimization on the recast GMA model can be performed. With this technique, optimization is greatly facilitated and the results are transposable to the original non-linear problem. This procedure is straightforward for a particular class of non-linear models known as Saturable and Cooperative (SC) models that extend the power-law formalism to deal with saturation and cooperativity. Conclusions: Our results show that recasting non-linear kinetic models into GMA models is indeed an appropriate strategy that helps overcoming some of the numerical difficulties that arise during the global optimization task.

Two component systems: physiological effect of a third component

Signal transduction systems mediate the response and adaptation of organisms to environmental changes. In prokaryotes, this signal transduction is often done through Two Component Systems (TCS). These TCS are phosphotransfer protein cascades, and in their prototypical form they are composed by a kinase that senses the environmental signals (SK) and by a response regulator (RR) that regulates the cellular response. This basic motif can be modified by the addition of a third protein that interacts either with the SK or the RR in a way that could change the dynamic response of the TCS module. In this work we aim at understanding the effect of such an additional protein (which we call ‘‘third component’’) on the functional properties of a prototypical TCS. To do so we build mathematical models of TCS with alternative designs for their interaction with that third component. These mathematical models are analyzed in order to identify the differences in dynamic behavior inherent to each design, with respect to functionally relevant properties such as sensitivity to changes in either the parameter values or the molecular concentrations, temporal responsiveness, possibility of multiple steady states, or stochastic fluctuations in the system. The differences are then correlated to the physiological requirements that impinge on the functioning of the TCS. This analysis sheds light on both, the dynamic behavior of synthetically designed TCS, and the conditions under which natural selection might favor each of the designs. We find that a third component that modulates SK activity increases the parameter space where a bistable response of the TCS module to signals is possible, if SK is monofunctional, but decreases it when the SK is bifunctional. The presence of a third component that modulates RR activity decreases the parameter space where a bistable response of the TCS module to signals is possible.

Contribution of early detection and adjuvant treatments to breast cancer mortality reduction in Catalonia, Spain

Background: Reductions in breast cancer (BC) mortality in Western countries have been attributed to the use of screening mammography and adjuvant treatments. The goal of this work was to analyze the contributions of both interventions to the decrease in BC mortality between 1975 and 2008 in Catalonia. Methodology/Principal Findings: A stochastic model was used to quantify the contribution of each intervention. Age standardized BC mortality rates for calendar years 1975-2008 were estimated in four hypothetical scenarios: 1) Only screening, 2) Only adjuvant treatment, 3) Both interventions, and 4) No intervention. For the 30-69 age group, observed Catalan BC mortality rates per 100,000 women-year rose from 29.4 in 1975 to 38.3 in 1993, and afterwards continuously decreased to 23.2 in 2008. If neither of the two interventions had been used, in 2008 the estimated BC mortality would have been 43.5, which, compared to the observed BC mortality rate, indicates a 46.7% reduction. In 2008 the reduction attributable to screening was 20.4%, to adjuvant treatments was 15.8% and to both interventions 34.1%. Conclusions/Significance: Screening and adjuvant treatments similarly contributed to reducing BC mortality in Catalonia. Mathematical models have been useful to assess the impact of interventions addressed to reduce BC mortality that occurred over nearly the same periods.

Detection of PrPres in genetically susceptible fetuses from sheep with natural scrapie

Scrapie is a transmissible spongiform encephalopathy with a wide PrPres dissemination in many non-neural tissues and with high levels of transmissibility within susceptible populations. Mechanisms of transmission are incompletely understood. It is generally assumed that it is horizontally transmitted by direct contact between animals or indirectly through the environment, where scrapie can remain infectious for years. In contrast, in utero vertical transmission has never been demonstrated and has rarely been studied. Recently, the use of the protein misfolding cyclic amplification technique (PMCA) has allowed prion detection in various tissues and excretions in which PrPres levels have been undetectable by traditional assays. The main goal of this study was to detect PrPres in fetal tissues and the amniotic fluid from natural scrapie infected ewes using the PMCA technique. Six fetuses from three infected pregnant ewes in an advanced clinical stage of the disease were included in the study. From each fetus, amniotic fluid, brain, spleen, ileo-cecal valve and retropharyngeal lymph node samples were collected and analyzed using Western blotting and PMCA. Although all samples were negative using Western blotting, PrPres was detected after in vitro amplification. Our results represent the first time the biochemical detection of prions in fetal tissues, suggesting that the in utero transmission of scrapie in natural infected sheep might be possible.

Espeleotoponímia de motivació paleontològica i antracotoponímia de les Illes Balears

En aquest treball es recopilen i estudien, des d’una perspectiva etnopaleontològica, les aportacions i influencies exercides pels fòssils en relació al patrimoni onomàstic toponímic relacionat amb cavitats càrstiques de l’àmbit geogràfic de les Illes Balears. Generalment es tracta de microtopònims moderns o recents, en vies de popularització i/o tradicionalització (neotopònims), establerts pels científics que estudien les coves i/o esportistes del món de l’espeleologia (topocultismes). Es poden distingir entre espeleotopònims de primer ordre (quan es refereixen a cavitats completes) i de segon ordre (quan es refereixen a un sector d’una cavitat). També es realitza una primera aproximació als topònims referits a mines d’extracció de carbó fòssil (antracotopònims).

¿Islamofobia o currículo nulo? La representación del Islam, las culturas musulmanas y los inmigrantes musulmanes en los libros de texto de Cataluña

El objetivo de nuestro artículo es analizar la presentación del Islam, de los musulmanes y de las culturas árabe y musulmana en los libros de texto. Nos basamos en un enfoque metodológico complementario, entre cuantitativo y cualitativo. En el estudio cuantitativo, se han analizado 246 documentos (el 84,1% de los cuales son manuales y libros de texto; el 10,2%, libros de ejercicios; el 4,2%, documentos de acompañamiento y el 1,1%, guías del profesor) que incluyen la totalidad de las asignaturas de la enseñanza no universitaria de Cataluña. Una primera aproximación a los resultados nos permite observar el predominio de referencias en la asignatura de Historia de Bachillerato con diferencias estadísticamente significativas respecto a los porcentajes que se dan en otras disciplinas. Otras asignaturas de ciencias sociales como el Conocimiento del Medio en Primaria (11,7%) o las Ciencias Sociales en ESO (8%) también muestran una buena proporción de representaciones. En el resto de materias, las referencias presentan porcentajes que oscilan entre el 1% y el 5%. Por otra parte, en el 46,2% de los textos analizados no se ha encontrado ni una sola referencia. En el estudio cualitativo (análisis del discurso), que hemos desarrollado a partir de la revisión de un centenar de libros de texto de ciencias sociales correspondientes a los niveles educativos de ESO y Bachillerato, se han seleccionado diez extractos (seis de contenido verbal y cuatro de representaciones icónicas). En esta segunda revisión, se comprueba que solo algo menos de los dos tercios de los textos (64%) contiene alguna alusión –ya sea verbal o icónica– a las culturas musulmanas o al resto de los temas anteriormente citados. Los datos que hemos obtenido ponen de manifiesto la necesidad de revisar y actualizar los contenidos de nuestros libros escolares con respecto a las omisiones y deformaciones del tratamiento del Islam, las culturas musulmanas y la presencia de musulmanes en nuestra sociedad.

Proceso electoral y prosopografía de los diputados de las Cortes Extraordinarias de Cádiz (1810-1813)

En el presente trabajo analizamos el proceso de elección de los diputados españoles en las Cortes Extraordinarias de Cádiz (1810-1813), la sociología de estos parlamentarios y su asistencia en el Parlamento. Después de efectuar el análisis observamos en primer lugar que hubo cuatro modalidades de elección de los diputados y que, una vez escogidos, nunca se cubrieron todos los puestos de diputado otorgados. En segundo lugar, detectamos que los diputados elegidos por los diversos entes que participaron en el proceso electoral fueron en su mayoría de condición social acomodada y representativos de la sociedad española, sobresaliendo en número el grupo de diputados eclesiásticos, de leyes y funcionarios.

Escuela y minorías. Inmigrantes y gitanos ante el modelo educativo español

Entre los grupos anteriores existe un elevado interés por la conservación de la cultura propia y la tradición. Cada uno adopta diferentes estrategias, ante una sociedad que no siente como propia, según los objetivos que tiene para sus hijos. De esta forma encontramos desde a los que no tienen ningún interés por convivir escolarmente con otras culturas, segregacionistas, a aquellos que quieren mantener la tradición y la cultura con los mínimos cambios posibles y que, a la vez, no creen que deba ser conocido por otras personas que no pertenecen a su colectivo, tradicionalistas, hasta a aquellos que a pesar de querer mantener sus particularidades las minimizan, mimetizan, a cambio de movilidad social, asimilacionistas. Pero, cuando se les valora socialmente su cultura y su presencia en la escuela se muestran a favor, pensando que a la larga esta presencia y aceptación puede evitar que sea necesario esconder su adscripción. Otros grupos se han situado dentro del reconocimiento y valoración de su cultura, pero con diferentes niveles de expectativas que han sido corregidas, respecto a lo anteriormente expuesto, por la edad prevista de finalización de los estudios. Desde los conformados con los estudios básicos, e incluso, los que no creen necesaria su finalización y que reivindican la presencia del caló o romaní en la escuela, a los que tienen unas expectativas más elevadas y útiles, manteniendo la cultura aparte y piensan que no debe enseñarse a todos los alumnos. Una formación profesional les resulta más interesante por la mayor practicidad y porque determinadas profesiones que payos y españoles no quieren pueden ser un mercado potencial para ellos. El último grupo situaría su expectativa en un nivel educativo superior, la universidad, considerando que les puede suponer movilidad social, pero reduciendo importancia a la inmediata utilidad que otros han destacado. También su lengua o cultura, a las que no están dispuestos a renunciar, deben seguir estando presentes en todo el proceso y apreciarían que formase parte del currículo escolar. Hemos considerado que la educación intercultural se define como una educación en que la escuela debe formar y fortalecer los valores de igualdad, respeto y pluralismo, en que se reconoce el derecho personal de cada alumno a recibir una educación diferenciada cuidando su identidad , en que se reconocen las culturas y lenguas, en que se intentan superar los estereotipos y prejuicios, etcétera. Este modelo de educación puede suponer una respuesta a unas demandas de las minorías que la escuela no con sigue satisfacer. En definitiva, una escuela que siga el modelo intercultural puede igualar expectativas y evitar que algunos piensen que la escuela sirve para poco y , además, interfiere. Pero, esto también dependerá de las miras que se tenga del futuro laboral que se quiere para sus hijos, si la idea es reproducir muchas de las ocupaciones que actualmente realizan o roles que actualmente asumen, por ejemplo según el género, difícilmente el nivel educativo deseado se incrementará.. A partir de todo lo expuesto es necesario aproximar la escuela a las minorías étnicas con todos los medios necesarios y buscar otras estrategias de captación, de seducción, de estas minorías y sobre todo de los gitanos para que crean que la escuela es también su escuela.

Financiación de la formación: inicial, ocupacional y continua

La formación, en su vertiente inicial, ocupacional y continua se considera un eje fundamental para el correcto funcionamiento del mercado de trabajo, para la promoción personal y profesional de los trabajadores y como factor esencial para la competitividad de las empresas y la calidad de los servicios y los productos. La importancia del argumento anterior obliga a analizar las principales características de organización y financiación del sistema español de formación, sin olvidar la función de apoyo y complemento de las políticas comunitarias en este ámbito

El mediador escolar en Quebec: el último eslabón en la cadena de la comunicación intercultural

El incremento de la diversidad cultural ha comportado que se elaboren diferentes actuaciones para aproximar posiciones y mejorar la comunicación entre progenitores y profesionales de la escuela, así como para facilitar la adaptación del currículum a la diversidad cultural. Una de las opciones tomadas, con cierto éxito pero también con errores, es el llamado mediador intercultural. Sin pretender que ésta sea la solución idónea en todas las situaciones y que represente la presencia de un nuevo profesional en los centros educativos, la experiencia de Montreal -y, como veremos, la de alguna otra ciudad de Canadá- y del conjunto de Quebec es ilustrativa de lo que puede representar esta figura. Y más cuando en algunas Comunidades Autónomas, por ejemplo Cataluña, aparecen espontáneamente o potenciadas por diferentes instituciones, estos "profesionales".

Lenguas en contacto y educación: influencia del prestigio de las lenguas en las actitudes lingüísticas de los escolares

En el artículo se expone un estudio comparativo entre escolares de Cataluña y del Aragón catalanófono. Considerando que nos encontramos ante contextos caracterizados por una valoración muy dispar de las lenguas en presencia (catalán y castellano), el objetivo de la investigación es contrastar las actitudes ante dichas lenguas por parte de cada uno de estos grupos. El análisis de los resultados destacó que mientras los escolares catalanes tendían a primar la lengua catalana, los escolares del Aragón catalanófono mostraban una tendencia a valorar más posi[ivamente la lengua casteUana. En cuanto a las variables que podían explicar tales actitudes, la condición lingiiística familiar aparecía como detetminante. Además, en la justificación de los resultados se consideró el sentido de amenaza con que cada lengua puede ser vivida por parte de los grupos lingiiísticos.

Cambios y tendencias de la formación en España, del Primer al Segundo programa nacional de Formación Profesional

A la formación se le asigna capacidad para favorecer la productividad, la competitividad y el acceso a una ocupación. Teniendo en cuenta esta característica, el artículo analiza los cambios y tendencias de la formación inicial, continua y ocupacional en España desde la aprobación del primer Programa Nacíonal de Formación Profesional en 1993, hasta el segundo Programa aprobado en 1998. En este sentido, se observa que los tres subsistemas de formación no están exentos de ciertos puntos débiles que dificultan la plena consecución de los objetivos que tienen asignados y que en ciertos aspectos no han sido corregidos en el nuevo Programa Nacional de Formación Profesional.

Condicionantes contextuales de las atribuciones de los profesores respecto al rendimiento de sus alumnos

El estudio se centró en la hipótesis de que los profesores que enseñan en contextos de enseñanza obligatoria realizarán atribuciones de responsabilidad por los resultados de sus alumnos más internas que los que lo hacen en contextos de enseñanza selectiva. Se aplicó la escala Responsibility for Student Achievement (RSA) de Guskey (1981) a un grupo piloto de profesores de Primaria (n = 86) y a otro de Secundaria (n = 308), éste último incorporando profesorado de los niveles selectivos y obligatorios. Los resultados obtenidos tienden a confirmar la hipótesis de que los profesores de Primaria y los que enseñan mayoritariamente en la enseñanza Secundaria Obligatoria realizan atribuciones más internas que los profesores que enseñan mayoritariamente en la enseñanza Secundaria selectiva. Se discute la interpretación y las ímplicaciones de los resultados.

Inmigrantes menores de edad en Cataluña: un reto para las instituciones educativas

La llegada de menores inmigrantes procedentes principalmente de África, ha comportado que en España, y concretamente en Cataluña, las instituciones públicas y privadas se planteen cómo atenderles. La respuesta dada desde la administración catalana se ha caracterizado por una evolución desde el uso de las estructuras existentes hasta la propuesta más reciente de creación de nuevos centros ante la dificultad de dar una respuesta adecuada con lo existente. El artículo que presentamos analiza, a partir de grupos de discusión con los profesionales de los centros que acogían a estos menores, cómo se ha vivido esta presencia y qué retos estructurales (adaptación a las demandas, idoneidad de crear centros específicos para estos menores y/o contar con la presencia de educadores que pertenezcan o conozcan la cultura de origen de estos menores, etc.) y formativos ha planteado.