The Argentine ant (Linepithema humile) invasion effects on Mediterranean forests’ trophic web: blue tit (Parus caeruleus) reproduction and development

Les invasions biològiques representen una greu amenaça per al funcionament dels ecosistemes i per a la preservació de la biodiversitat.. La formiga argentina (Linepithema humile) està considerada com una de les 100 espècies invasores més nocives. Prospera en extenses àrees de clima mediterrani de regions temperades i subtropicals de tots els continents amb l’excepció de l’Antàrtida. És una formiga dominant i una competidora agressiva que mitjançant múltiples mecanismes, des de predació directe a competència, produeix efectes negatius en una amplia varietat de taxons, principalment formigues i altres artròpodes, però també vertebrats. S’ha investigat, per primera vegada, els efectes de la formiga invasiva sobre les comunitats d’artròpodes de fullatge i com aquestes pertorbacions es transmeten en la xarxa tròfica del bosc esclerofil•le mediterrani. En les suredes estudiades la invasió de formiga argentina és causa directe de la extinció local de la gran majoria de poblacions de formigues natives. En el període mostrejat s’han constatat també impactes negatius en la diversitat i en l’abundància d’artròpodes natius en les capçades dels arbres, particularment d’erugues. Una avaluació preliminar basada únicament amb dades del 2005 indica que, reduint la disponibilitat d’erugues, la formiga argentina empobreix l’hàbitat reproductiu de la mallerenga blava (Parus caeruleus). La mallerenga blava basa la dieta insectívora estricte de la seva pollada fonamentalment en les erugues. No hem detectat impactes en l’èxit reproductiu de les mallerengues blaves en zones envaïdes. Els polls crescuts en àrees envaïdes assoleixen una condició física similar als de les zones no envaïdes, però la reducció en la disponibilitat d’erugues associada a la invasió de formiga argentina es tradueix en un creixement descompassat i en una menor mida estructural del polls volanders. Així, les pertorbacions en la comunitat d’artròpodes associades a la invasió de la formiga argentina promouen efectes bottom-up que acaben perjudicant el desenvolupament dels polls de mallerenga blava.

Accelerated tumor invasion under non-isotropic cell dispersal in glioblastomas

Glioblastomas are highly diffuse, malignant tumors that have so far evaded clinical treatment. The strongly invasive behavior of cells in these tumors makes them very resistant to treatment, and for this reason both experimental and theoretical efforts have been directed toward understanding the spatiotemporal pattern of tumor spreading. Although usual models assume a standard diffusion behavior, recent experiments with cell cultures indicate that cells tend to move in directions close to that of glioblastoma invasion, thus indicating that a biasedrandom walk model may be much more appropriate. Here we show analytically that, for realistic parameter values, the speeds predicted by biased dispersal are consistent with experimentally measured data. We also find that models beyond reaction–diffusion–advection equations are necessary to capture this substantial effect of biased dispersal on glioblastoma spread

Sea Urchins Predation Facilitates Coral Invasion in a Marine Reserve

Macroalgae is the dominant trophic group on Mediterranean infralittoral rocky bottoms, whereas zooxanthellate corals are extremely rare. However, in recent years, the invasive coral Oculina patagonica appears to be increasing its abundance through unknown means. Here we examine the pattern of variation of this species at a marine reserve between 2002 and 2010 and contribute to the understanding of the mechanisms that allow its current increase. Because indirect interactions between species can play a relevant role in the establishment of species, a parallel assessment of the sea urchin Paracentrotus lividus, the main herbivorous invertebrate in this habitat and thus a key species, was conducted. O. patagonica has shown a 3-fold increase in abundance over the last 8 years and has become the most abundant invertebrate in the shallow waters of the marine reserve, matching some dominant erect macroalgae in abundance. High recruitment played an important role in this increasing coral abundance. The results from this study provide compelling evidence that the increase in sea urchin abundance may be one of the main drivers of the observed increase in coral abundance. Sea urchins overgraze macroalgae and create barren patches in the space-limited macroalgal community that subsequently facilitate coral recruitment. This study indicates that trophic interactions contributed to the success of an invasive coral in the Mediterranean because sea urchins grazing activity indirectly facilitated expansion of the coral. Current coral abundance at the marine reserve has ended the monopolization of algae in rocky infralittoral assemblages, an event that could greatly modify both the underwater seascape and the sources of primary production in the ecosystem.

Tracking Invasion Histories in the Sea: Facing Complex Scenarios Using Multilocus Data

In recent years, new analytical tools have allowed researchers to extract historical information contained in molecular data, which has fundamentally transformed our understanding of processes ruling biological invasions. However, the use of these new analytical tools has been largely restricted to studies of terrestrial organisms despite the growing recognition that the sea contains ecosystems that are amongst the most heavily affected by biological invasions, and that marine invasion histories are often remarkably complex. Here, we studied the routes of invasion and colonisation histories of an invasive marine invertebrate Microcosmus squamiger (Ascidiacea) using microsatellite loci, mitochondrial DNA sequence data and 11 worldwide populations. Discriminant analysis of principal components, clustering methods and approximate Bayesian computation (ABC) methods showed that the most likely source of the introduced populations was a single admixture event that involved populations from two genetically differentiated ancestral regions - the western and eastern coasts of Australia. The ABC analyses revealed that colonisation of the introduced range of M. squamiger consisted of a series of non-independent introductions along the coastlines of Africa, North America and Europe. Furthermore, we inferred that the sequence of colonisation across continents was in line with historical taxonomic records - first the Mediterranean Sea and South Africa from an unsampled ancestral population, followed by sequential introductions in California and, more recently, the NE Atlantic Ocean. We revealed the most likely invasion history for world populations of M. squamiger, which is broadly characterized by the presence of multiple ancestral sources and non-independent introductions within the introduced range. The results presented here illustrate the complexity of marine invasion routes and identify a cause-effect relationship between human-mediated transport and the success of widespread marine non-indigenous species, which benefit from stepping-stone invasions and admixture processes involving different sources for the spread and expansion of their range.

Reduction of the Ant Mandible Gap Range After Biotic Homogenization Caused by an Ant Invasion (Hymenoptera: Formicidae)

After most of the native ant species are displaced by the Argentine ant invasion, it is probable that some ecological processes carried out by natives are not replaced. In some cases this could be due to a morphological difference between the Argentine ant and the displaced native ants. The significant decrease in ant richness after the invasion (only two species detected in the invaded zones vs. 25 species in surrounding non-invaded zones) implies a drastic reduction in the ant mandible gap range (the mandible gap spectra of all the ant species in a community) in the invaded zones. This reduction could explain why some roles that were previously carried out by the displaced native species are not performed by the invasive species. This could be due to a functional inability to carry out these activities. The mandible gap waspositively correlated with the ant body mass in the 26 ant species considered. The functional inability hypothesis could be applied to other invasive ants as well as to the Argentine ant

Pancreatic Cancer Cell Glycosylation Regulates Cell Adhesion and Invasion through the Modulation of a2b1 Integrin and E-Cadherin Function

In our previous studies we have described that ST3Gal III transfected pancreatic adenocarcinoma Capan-1 and MDAPanc-28 cells show increased membrane expression levels of sialyl-Lewis x (SLex) along with a concomitant decrease in α2,6-sialic acid compared to control cells. Here we have addressed the role of this glycosylation pattern in the functional properties of two glycoproteins involved in the processes of cancer cell invasion and migration, α2β1 integrin, the main receptor for type 1 collagen, and E-cadherin, responsible for cell-cell contacts and whose deregulation determines cell invasive capabilities. Our results demonstrate that ST3Gal III transfectants showed reduced cell-cell aggregation and increased invasive capacities. ST3Gal III transfected Capan-1 cells exhibited higher SLex and lower α2,6-sialic acid content on the glycans of their α2β1 integrin molecules. As a consequence, higher phosphorylation of focal adhesion kinase tyrosine 397, which is recognized as one of the first steps of integrin-derived signaling pathways, was observed in these cells upon adhesion to type 1 collagen. This molecular mechanism underlies the increased migration through collagen of these cells. In addition, the pancreatic adenocarcinoma cell lines as well as human pancreatic tumor tissues showed colocalization of SLex and E-cadherin, which was higher in the ST3Gal III transfectants. In conclusion, changes in the sialylation pattern of α2β1 integrin and E-cadherin appear to influence the functional role of these two glycoproteins supporting the role of these glycans as an underlying mechanism regulating pancreatic cancer cell adhesion and invasion

Decrease in the diversity of pyrrolizidine alkaloids of Senecio pterophorus after invasion

Pyrrolizidine alkaloids (PAs) are N-based plant secondary metabolites that function as chemical defenses against vertebrate and invertebrate herbivores. PAs can be highly variable at intraspecific level, both in their absolute and relative concentrations. Changes in the chemical composition of exotic plants when they invade a new environment have been poorly explored. Here we studied the biogeographical variation on PAs in Senecio pterophorus (Asteraceae) in the native region in Eastern South Africa, an expanded region in Western South Africa, and two introduced regions in Australia and Europe. PAs in S. pterophorus were represented by the highly toxic 1,2-unsaturated PAs and the less toxic 1,2-saturated PAs. Our results show a change in the plant chemical composition after invasion. Total PAs concentrations were highest in Australia compared to any other region. Plants from Europe contained the highest relative concentrations of 1,2-saturated PAs. The positive correlation between the chemical and the genetic distances estimated between populations suggests that the chemical profiles in the non-native regions were related to the plant dispersal routes. The decrease in the chemical diversity and the change in the absolute PAs concentrations in S. pterophorus after invasion may have consequences in the interactions between plants and herbivores in the novel habitats.

Implementation of IPM programs on European greenhouse tomato production areas: Tools and constraints

Whiteflies and whitefly-transmitted viruses are some of the major constraints on European tomato production. The main objectives of this study were to: identify where and why whiteflies are a major limitation on tomato crops; collect information about whiteflies and associated viruses; determine the available management tools; and identify key knowledge gaps and research priorities. This study was conducted within the framework of ENDURE (European Network for Durable Exploitation of Crop Protection Strategies). Two whitefly species are the main pests of tomato in Europe: Bemisia tabaci and Trialeurodes vaporariorum. Trialeurodes vaporariorum is widespread to all areas where greenhouse industry is present, and B. tabaci has invaded, since the early 1990’s, all the subtropical and tropical areas. Biotypes B and Q of B. tabaci are widespread and especially problematic. Other key tomato pests are Aculops lycopersici, Helicoverpa armigera, Frankliniella occidentalis, and leaf miners. Tomato crops are particularly susceptible to viruses causingTomato yellow leaf curl disease (TYLCD). High incidences of this disease are associated to high pressure of its vector, B. tabaci. The ranked importance of B. tabaci established in this study correlates with the levels of insecticide use, showing B. tabaci as one of the principal drivers behind chemical control. Confirmed cases of resistance to almost all insecticides have been reported. Integrated Pest Management based on biological control (IPM-BC) is applied in all the surveyed regions and identified as the strategy using fewer insecticides. Other IPM components include greenhouse netting and TYLCD-tolerant tomato cultivars. Sampling techniques differ between regions, where decisions are generally based upon whitefly densities and do not relate to control strategies or growing cycles. For population monitoring and control, whitefly species are always identified. In Europe IPM-BC is the recommended strategy for a sustainable tomato production. The IPM-BC approach is mainly based on inoculative releases of the parasitoids Eretmocerus mundus and Encarsia formosa and/or the polyphagous predators Macrolophus caliginosus and Nesidiocoris tenuis. However, some limitations for a wider implementation have been identified: lack of biological solutions for some pests, costs of beneficials, low farmer confidence, costs of technical advice, and low pest injury thresholds. Research priorities to promote and improve IPM-BC are proposed on the following domains: (i) emergence and invasion of new whitefly-transmitted viruses; (ii) relevance of B. tabaci biotypes regarding insecticide resistance; (iii) biochemistry and genetics of plant resistance; (iv) economic thresholds and sampling techniques of whiteflies for decision making; and (v) conservation and management of native whitefly natural enemies and improvement of biological control of other tomato pests.

Ecologia de les Invasions Ecològiques

La paradoxa de les invasions planteja com és possible que algunes espècies siguin capaces d'envair regions a les que no han evolucionat i, fins i tot, arribar a ser més abundants que espècies autòctones que han tingut més oportunitat d’adaptars’hi. Comprendre l’ecologia de les invasions és especialment interessant perquè algunes d’aquestes espècies causen greus impactes ecològics i econòmics arreu del món. Per intentar resoldre la paradoxa en aquest treball s’ha seguit dues aproximacions. Per una banda, mitjançant anàlisis comparatius s’ha volgut identificar aquelles característiques que afecten el resultat de les introduccions d’ocells, i utilitzar-les com a predictors en protocols d’avaluació de riscos per prevenir futures invasions. Seguint en aquest nivell d’aproximació també s’ha volgut validar si, tal com prediu la teoria ecològica, les estratègies vitals de les espècies afecten l'èxit en l'establiment de poblacions d'ocells exòtics. D'altra banda, a través d'aproximacions descriptives i experimentals, s’ha volgut investigar els mecanismes d’invasió en un cas d’estudi concret, el del Rossinyol del Japó (Leiothrix lutea) als boscos de Collserola (Barcelona). Els anàlisis comparatius han mostrat que és possible de predir la probabilitat d’establiment de les espècies introduïdes a partir d’unes poques característiques amb notable precisió. Altrament, l’anàlisi sobre l’efecte de les estratègies vitals sobre el resultat de les invasions sembla indicar que hi ha un biaix en el registre històric d’introduccions que impedeix descobrir la naturalesa d’aquesta relació i suggereixen buscar una aproximació alternativa per al problema. Respecte el cas del Rossinyol del Japó, els resultats preliminars suggereixen que les raons del seu èxit als boscos de Collserola podrien ser que ha trobat un nínxol ecològic que està poc aprofitat per les espècies natives. Aquest treball vol mostrar com a través de la integració de diferents aproximacions podem ser capaços d’aportar una visió més completa per comprendre la paradoxa de les invasions.

Avaluació Ambiental/ L'évaluation environnementale

L'objectiu d’aquesta fitxa tècnica és la difusió de la metodologia Anàlisi de Cicle de Vida, ACV, com a mètode per avaluar ambientalment l’agricultura ecològica, detectar els punts febles i aportar alternatives. Els estudis d’ACV utilitzen la metodologia proposada per les normatives ISO (ISO-14040, 2006; ISO-14044, 2006). Els estudis previs que l’han aplicat avalen la metodologia, mostrant que l’eina ACV reuneix les característiques d’objectivitat i transparència per a l’estudi de l’impacte ambiental de la producció agrària ecològica. Existeixen, però, aspectes metodològics poc desenvolupats que requeriran de futura recerca i que resumim en aquesta fitxa. Aspectes principalment relacionats amb la necessitat de bases de dades locals per una correcta realització dels inventaris i consens en les metodologies per anàlisis d’impactes relacionats principalment amb l’ús del sòl, biodiversitat i toxicitat.

Visualització de la interaccio entre la proteïnaG12 i la catenina p120

Els processos de senyalització a través de receptors acoplats a proteïnes G (GPCRs) estan implicats en una gran varietat de processos fisiològics i patològics. Els objectius de la meva recerca es centren en l’estudi de la funció de les proteïnes heterotrimèriques de la família G12, en particular, en el paper que aquestes proteïnes poden tenir en la inducció de la migració cel•lular. Des del seu descobriment, s’han descrit diversos efectors que s’uneixen i es regulen per aquestes proteïnes. Les proteïnes de la família de RhoGEF semblen ser els efectors més directes i que juguen un paper més important en els processos de senyalització de les proteïnes G12. Tanmateix, resultats recents semblen indicar que altres vies independent de l’activació de Rho són també necessàries perquè els efectes fisiològics de les vies de les proteïnes G12 tinguin lloc. En aquest camp, els resultats que he obtingut, juntament amb resultats previs del grup, han descrit una nova via d’activació independent de Rho. Hem trobat que la proteïna G12 s’uneix a una catenina: la catenina p120. La seva unió sembla tenir lloc a través l’extrem N-terminal de la catenina i condueix a la reducció de la fosforilació en algun dels seus residus de tirosina, ja sigui per la quinasa Src o per l’activació a través d’EGF. Per tant, aquests resultats suggereixen que una altra via d’acció de la proteïna G12 seria mitjançant la regulació de la catenina p120 i, com a conseqüència, alguns processos d’adhesió cel•lular es podrien veure afectats. A fi d’entendre millor la regulació i la interacció de la catenina p120 hem iniciat l’estudi de la seva distribució cel•lular en l’espai i temps mitjançant tècniques de microscopia. Així, vam intentar construir una sonda de G12 fluorescent amb GFP. Després de diversos intents i experiments amb proteïnes no funcionals hem aconseguit, amb la col•laboració de T. Meigs, una construcció funcional que activa Rho. Això ens permetrà acabar els experiments de seguiment in vivo.

És la diversitat sembrada una eina de resistència enfront a les males herbes en cultius farratgers?

El creixement de males herbes és un problema habitual als camps de cultiu de plantes farratgeres. Tradicionalment, molts agricultors han utilitzat tot tipus d’estratègies basades en l’energia exògena per evitar la invasió d’espècies no desitjades als monocultius. No obstant, diversos estudis han demostrat que no és la tàctica més adequada per fer front a aquesta situació. A més a més, s’han realitzat diverses anàlisis per tal de determinar la resistència dels policultius davant la invasibilitat i, al mateix temps, augmentar la productivitat, obtenint resultats més satisfactoris als policultius.

Open minded and open access: introducing NeoBiota, a new peer-reviewed journal of biological invasions

The Editorial presents the focus, scope, policies, and the inaugural issue of NeoBiota, a new open access peer-reviewed journal of biological invasions. The new journal NeoBiota is a continuation of the former NEOBIOTA publication series. The journal will deal with all aspects of invasion biology and impose no restrictions on manuscript size neither on use of color. NeoBiota implies an XML-based editorial workflow and several cutting-edge innovations in publishing and dissemination, such as semantic markup of and enhancements to published texts, data publication, and extensive cross-linking within the journal and to external sources

Reaction-diffusion wave fronts: Multigeneration biological species under climate change

A generalization of reaction-diffusion models to multigeneration biological species is presented. It is based on more complex random walks than those in previous approaches. The new model is developed analytically up to infinite order. Our predictions for the speed agree to experimental data for several butterfly species better than existing models. The predicted dependence for the speed on the number of generations per year allows us to explain the change in speed observed for a specific invasion

Hypoxia and vasculature in models of lung cancer: implications for targeted therapeutics

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Stanford University School of Medicine. Division of Radiation Oncology, Estats Units, entre 2010 i 2012. Durant els dos anys de beca postdoctoral he estat treballant en dos projectes diferents. En primer lloc, i com a continuació d'estudis previs del grup, volíem estudiar la causa de les diferències en nivells d'hipòxia que havíem observat en models de càncer de pulmó. La nostra hipòtesi es basava en el fet que aquestes diferències es devien a la funcionalitat de la vasculatura. Vam utilitzar dos models preclínics: un en què els tumors es formaven espontàniament als pulmons i l'altre on nosaltres injectàvem les cèl•lules de manera subcutània. Vam utilitzar tècniques com la ressonància magnètica dinàmica amb agent de contrast (DCE-MRI) i l'assaig de perfusió amb el Hoeschst 33342 i ambdues van demostrar que la funcionalitat de la vasculatura dels tumors espontanis era molt més elevada comparada amb la dels tumors subcutanis. D'aquest estudi, en podem concloure que les diferències en els nivells d'hipòxia en els diferents models tumorals de càncer de pulmó podrien ser deguts a la variació en la formació i funcionalitat de la vasculatura. Per tant, la selecció de models preclínics és essencial, tant pels estudi d'hipòxia i angiogènesi, com per a teràpies adreçades a aquests fenòmens. L'altre projecte que he estat desenvolupant es basa en l'estudi de la radioteràpia i els seus possibles efectes a l’hora de potenciar l'autoregeneració del tumor a partir de les cèl•lules tumorals circulants (CTC). Aquest efecte s'ha descrit en alguns models tumorals preclínics. Per tal de dur a terme els nostres estudis, vam utilitzar una línia tumoral de càncer de mama de ratolí, marcada permanentment amb el gen de Photinus pyralis o sense marcar i vam fer estudis in vitro i in vivo. Ambdós estudis han demostrat que la radiació tumoral promou la invasió cel•lular i l'autoregeneració del tumor per CTC. Aquest descobriment s'ha de considerar dins d'un context de radioteràpia clínica per tal d'aconseguir el millor tractament en pacients amb nivells de CTC elevats.