Did tool-use evolve with enhanced physical cognitive abilities?

The use and manufacture of tools have been considered to be cognitively demanding and thus a possible driving factor in the evolution of intelligence. In this study, we tested the hypothesis that enhanced physical cognitive abilities evolved in conjunction with the use of tools, by comparing the performance of naturally tool-using and non-tool-using species in a suite of physical and general learning tasks. We predicted that the habitually tool-using species, New Caledonian crows and Galápagos woodpecker finches, should outperform their non-tool-using relatives, the small tree finches and the carrion crows in a physical problem but not in general learning tasks. We only found a divergence in the predicted direction for corvids. That only one of our comparisons supports the predictions under this hypothesis might be attributable to different complexities of tool-use in the two tool-using species. A critical evaluation is offered of the conceptual and methodological problems inherent in comparative studies on tool-related cognitive abilities.

Evolutionary ecology of the colour-dimorphic rewardless orchid "Dactylorhiza sambucina"

Abstract Phenotypic polymorphism is an ideal system to study natural selection in wild populations, because it allows tracking population genetic changes by means of phenotypic changes. A wide variety of polymorphic traits have been studied in numerous animals and plants, as for example colour patterns in moths, snails and birds, human laterality, male reproductive strategies, plant morphology or mating systems. This thesis focused on Dactylorhiza sarnbucina, a rewardless European orchid species, showing a striking flower colour polymorphism, with either yellow or red flowered individuals co-occurring in natural populations. Several studies have investigated its evolutionary ecology since Nilsson's seminal paper in 1980, with a particular emphasis in the evolution and maintenance of its colour polymorphism. One of the main selective forces proposed to maintain this colour polymorphism was pollinator driven negative frequency-dependent selection (NFDS), when each morph is advantaged when rare, and comparatively disadvantaged when common. However, other investigators have recently questioned the occurrence of NFDS, and proposed alternatively that fluctuating selection may maintain this colour polymorphism. In this thesis, we aimed at reviewing and synthesizing these different studies, and also brought our contribution on D. sambucina reproductive ecology. Because numerous hypotheses have still to be tested, we concluded by saying that we are a long way from understanding the evolution and dynamics of colour polymorphism in natural D. sambucina populations. Beside the debated question of colour polymorphism maintenance, one question remained to be tested: what are the consequences of polymorphism per se. We experimentally addressed this question using artificial populations of D. sambucina, and found no relationship between population phenotypic diversity and orchid pollination success. This finding suggest that polymorphism itself was not an advantage for deceptive species such D sambucina, contrarily to the expectations. Finally, we suggest potential research perspectives that could allow a better understanding of the evolutionary ecology of this species. Résumé Le polymorphisme phénotypique est un système biologique idéal pour étudier l'action de la sélection en populations naturelles, grâce à la possibilité de suivre les changements génétiques de la population en étudiant les phénotypes des individus. De très nombreuses études ont montré du polymorphisme phénotypique chez les animaux, par exemple la latéralité chez l'Homme, la coloration des escargots ou des oiseaux. Dans le règne végétal, le polymorphisme est souvent associé à des traits du système de reproduction. Cette thèse est centrée sur une espèce d'orchidée Européenne qui ne produit pas de nectar, Dactylorhiza sambucina. Cette espèce présente des individus à fleurs jaunes et des individus à fleurs rouge, généralement présents en mélange dans les populations naturelles. Plusieurs études ont investigué l'écologie évolutive de cette espèce depuis 25 ans, avec comme thème central l'évolution et le maintien de ce polymorphisme. La principale force sélective proposée pour maintenir ce polymorphisme de couleur est la sélection fréquence-dépendante, exercée par le comportement des pollinisateurs. Chacun des deux variants de couleur est favorisé quand il est rare, et défavorisé quand il devient commun. Bien que ce mécanisme semble agir, certains auteurs doutent de son importance, et ont proposé que les variations temporelles ou spatiales des forces de sélection puisse maintenir le polymorphisme de couleur chez D. sambucina. Dans cette thèse, nous avons voulu résumer et synthétiser les résultats de ces différentes études, et aussi présenter des données nouvelles concernant la reproduction de cette espèce. À la vue de ces résultats, il apparait que de nombreux points nécessitent des expériences complémentaires, et que la compréhension de ce système biologique est encore fragmentaire. Nous nous sommes également intéressés à une question laissée en suspens dans la littérature: le polymorphisme de couleur en soit confère-t-il un avantage à l'espèce, comme proposé par certains auteurs? En construisant des populations artificielles de D. sambucina, nous avons pu montrer que le polymorphisme de couleur n'augmente pas le succès reproducteur de l'espèce. Nous terminons ce travail de recherche en proposant plusieurs axes de recherche pouvant conduire à une meilleure compréhension de l'écologie et de l'évolution de cette espèce.

Tendinopathies du coude [Elbow tendinopathy].

The lateral and medial epicondylitis is often manifested in a professional or in a sport context leading to repetitive wrist movements. The diagnosis is primarily clinical. Additional tests are indicated in chronic evolution and in searching for differential diagnoses. Elbow X-ray can be completed with ultrasound or MRI, the most efficient but expensive diagnostic procedure. There is no consensus on treatment. After a period of rest, stretching then strengthening exercises are recommended. Corticosteroid injections may provide a short-term beneficial effect. Platelet-Rich Plasma injections have recently gained notoriety. In case of failure of treatment, surgery is possible, but only in a minority of patients.

Directional dominance on stature and cognition in diverse human populations.

Homozygosity has long been associated with rare, often devastating, Mendelian disorders, and Darwin was one of the first to recognize that inbreeding reduces evolutionary fitness. However, the effect of the more distant parental relatedness that is common in modern human populations is less well understood. Genomic data now allow us to investigate the effects of homozygosity on traits of public health importance by observing contiguous homozygous segments (runs of homozygosity), which are inferred to be homozygous along their complete length. Given the low levels of genome-wide homozygosity prevalent in most human populations, information is required on very large numbers of people to provide sufficient power. Here we use runs of homozygosity to study 16 health-related quantitative traits in 354,224 individuals from 102 cohorts, and find statistically significant associations between summed runs of homozygosity and four complex traits: height, forced expiratory lung volume in one second, general cognitive ability and educational attainment (P < 1 × 10(-300), 2.1 × 10(-6), 2.5 × 10(-10) and 1.8 × 10(-10), respectively). In each case, increased homozygosity was associated with decreased trait value, equivalent to the offspring of first cousins being 1.2 cm shorter and having 10 months' less education. Similar effect sizes were found across four continental groups and populations with different degrees of genome-wide homozygosity, providing evidence that homozygosity, rather than confounding, directly contributes to phenotypic variance. Contrary to earlier reports in substantially smaller samples, no evidence was seen of an influence of genome-wide homozygosity on blood pressure and low density lipoprotein cholesterol, or ten other cardio-metabolic traits. Since directional dominance is predicted for traits under directional evolutionary selection, this study provides evidence that increased stature and cognitive function have been positively selected in human evolution, whereas many important risk factors for late-onset complex diseases may not have been.

Evaluation of molecular, cellular and behavioral consequences of serotonin 1A receptor deletion

In 1998, three different research groups simultaneously reported increased anxiety-related behavior in tests of conflict in their serotonin 1a (5-HT1a) receptor knockout (KO) line with male mice being more severely affected by 5-HT1a receptor deletion than female KO. Similarly, in the hippocampus, we observed increased dendritic complexity in the stratum radiatum of CA1 pyramidal neurons in male but not in female 5-HT1a receptor KO mice. These observations prompted us to investigate gender- dependent differences of 5-HT1a receptor deletion in hippocampal-related behavioral tasks. Testing our mice in anxiety-related paradigms, we reproduced the original studies showing increased anxiety- related behavior in male 5-HT1a receptor KO mice when compared to male WT mice, but no difference between female 5-HT1a receptor KO and WT mice. Similarly, male 5-HT1a receptor KO mice were impaired in association of aversive stimuli fear conditioning paradigms. We argue that increased dendritic complexity and increased synaptic strength of CA3-CA1 synapses in the stratum radiatum impaired proper signal propagation attributed to overactivation of CA1 pyramidal neurons leading to impaired fear memory of male 5-HT1a receptor KO mice. Similar mechanisms in the ventral hippocampus are likely to have contributed to gender-dependent differences in anxiety-related behavior in our and the original studies from 1998. In this study, we started to shed light on the 5-HT1a receptor downstream signaling pathways involved in dendritogenesis of pyramidal neurons during early postnatal development. We could show that NR2B-containing NMDA receptor during development acts downstream of 5-HT1a receptor and is responsible for increased amount of branching in male 5-HT1a receptor KO mice. Conversely, protein and NR2B mRNA expression was increased in 5-HT1a receptor KO mice at P15. Although the exact signaling cascade of 5-HT1a receptor regulating NR2B-containing NMDA receptor has not been determined, CaMKII is a potential downstream effector to influence transportation and removal of NR2B-containing NMDA receptors to and from the synapse. In contrast, Erk1/2 likely acts downstream of NR2B-containing NMDA receptors and was shown to be sufficient to regulate dendritic branching. Moreover, increased NR2B-containing NMDA receptor mediated cell death via excitotoxicity during development and is likely to be involved in reduced survival of adult born neurons in the hippocampus of 5-HT1a receptor KO male. The convergence of 5-HT1a receptor signaling onto NR2B-containing NMDA receptor signaling enables estrogen to interfere with its downstream pathway via G-protein coupled estrogen receptor 1 activation resulting in normalization of branching and behavior in female 5-HT1a receptor mice. In conclusion, our data strongly suggests a hormone- regulated mechanism that by converging on NR2B-containing NMDA receptor signaling is able to normalize morphology of pyramidal neurons and behavior of female 5-HT1a receptor KO mice. Our findings provide a possible explanation for gender-dependent differences in the occurrence of mental disorders with 5-HT1a receptor abnormalities as a strong predisposing factor. -- En 1998, trois équipes de recherche ont décrit un comportement de type anxieux dans des tests de conflit pour leur souris transgéniques avec une délétion du gène pour le récepteur 5-HT1a de la sérotonine. De plus, les trois groupes rapportent un phénotype plus sévère pour le comportement anxieux chez les souris transgéniques mâles que femelles. Dans l'hippocampe, la région avec la densité de récepteur 5-HT1a la plus élevée dans le télencéphale, nous avons observé dans le stratum radiatum une complexité accrue des arborisations dendritiques des neurones pyramidaux du secteur CA1 chez les souris transgénique mâles mais pas chez les femelles. Cette observation nous a encouragés à initier cette étude sur les différences en fonction du genre utilisant les tests comportementaux en rapport avec les fonctions de l'hippocampe chez les souris déficientes pour le récepteur 5-HT1a.Testant nos souris avec des paradigmes associés à l'anxiété, nous avons reproduit les données originales montrant que les souris transgéniques mâles ont un phénotype plus sévère que les souris mâles sauvages, mais qu'aucune différence n'est observée entre les femelles sauvages et transgéniques. De même, les souris mâles déficientes pour le récepteur 5-HT1a sont handicapées dans les tests de conditionnement au stress avec des stimuli aversifs. Nous faisons l'hypothèse que l'augmentation de la complexité de l'arborisation dendritique et l'augmentation de la force du signal synaptique entres les régions CA3 et CA1 de l'hippocampe dans le stratum radiatum perturbe la propagation du signal nerveux qui conduit à l'hyperactivation des neurones du secteur CA1. Ceci conduit à une mémoire de stress altérée chez les souris mâles déficientes pour le récepteur 5-HT1a. Un mécanisme similaire dans l'hippocampe ventral contribue probablement aux différences en fonction du genre dans les tests pour le comportement de type anxieux qui ont été rapportés dans les études originales de 1998. Les mesures de protéine et de mRNA ont mis en évidence une augmentation de l'expression du récepteur NMDA contenant la sous- unité NR2B dans les souris déficientes pour le récepteur 5-HT1a à P15. Dans les cultures organotypiques d'hippocampe, nous avons commencé à disséquer les messagers secondaires à l'activation du récepteur 5-HT1a qui sont impliqués dans la régulation de la croissance dendritique des neurones pyramidaux pendant la période postnatale précoce. Nous avons démontré que les récepteurs NR2B sont en aval de l'activation du récepteur 5-HT1a et qu'ils sont impliqués dans l'accroissement du nombre de dendrites chez la souris mâle déficiente pour le récepteur 5-HT1a. Bien que la cascade de signalisation du récepteur 5-HT1a pour réguler les récepteurs NMDA contenant le NR2B ne soit pas établie, CaMKII est identifié comme un effecteur potentiel pour altérer le transport du récepteur NMDA à la synapse. D'autre part, Erk1/2 est probablement un messager en aval du NR2B du récepteur NMDA, et a été documenté comme suffisant pour réguler l'arborisation dendritique. L'augmentation de NR2B à la synapse des souris déficientes pour le récepteur 5-HT1a peut conduire à une augmentation de l'excitotoxicité dans les cellules. Nous avons observé une augmentation chez la souris déficiente pour le récepteur 5-HT1a de la mort cellulaire dans des tranches d'hippocampe stimulées, ce qui peut être en relation avec la réduction de la survie des neurones générés dans l'hippocampe de la souris mâle transgénique adulte par rapport à la souris mâle sauvage. De plus, la convergence de la signalisation du récepteur 5-HT1a sur la signalisation de la sous-unité NR2B du récepteur NMDA permet à l'oestrogène d'interférer avec sa voie de signalisation du récepteur de l'oestrogène couplé à une protéine G (GPER-1), ceci permettant à l'oestrogène de réduire la taille de l'arborisation des neurones pyramidaux de CA1 chez la femelle de la souris déficiente pour le récepteur 5-HT1a. En conclusion, nos observations suggèrent fortement qu'un mécanisme hormonal convergeant sur la voie de signalisation de la sous-unité NR2B du récepteur NMDA permet la normalisation de l'exubérance des dendrites des neurones CA1 de l'hippocampe et du comportement des souris femelles déficientes pour le récepteur 5-HT1a. Ceci donne une explication possible pour la différence en fonction du genre dans l'apparition de troubles mentaux avec les variations du récepteur 5-HT1a comme facteur de prédisposition important.

Transgression et initiation : tendances idéologiques et développement littéraire du récit de Genèse 2-3

Several questions about the story of Gen 2-3 remain unresolved in current scholarship. For instance, the implications and manifold consequences of the transgression act - the consumption of the forbidden fruit - are much debated. Interpreters generally agree that the story is connected to several "J" / "non-P" narratives of the primeval history. Besides the use of the tetragrammaton as the designation for God, a common characteristic of these stories is the strong opposition between Yhwh as a harsh deity on one hand and disobedient and transgressing humankind on the other. This paper reconsiders several open questions as well as the aforementioned consensus. The analysis of important motifs in Gen 2-3 leads to the conclusion that this story differs in theologically important ways from the postulated "J"-narrative in Genesis. This indicates that it was not composed as an integral part of that narrative. There are, in Gen 2-3, ideological features and linguistic elements typical of the "J" stratum, but they are all found in the sections that present Yhwh God's investigation and punishment of the couple (3,8-19.24). Since these verses are in tension with or even contradict their immediate context, it should be assigned to a redactional ("J") layer. According to this analysis, the transgression in Gen 2-3 should not be considered a sin. Rather, it is an important step in human evolution towards a self-conscious and autonomous being. The plot has a structure similar to some episodes in ancient Near Eastern myths. 'Initiation' functions as a central theme. Finally, the article discusses the literary milieu of the story. Because of several linguistic and thematic similarities with Gen 1, with P-texts in general, and with the book of Ezekiel, the relationship of Gen 2-3 to these literary entities needs to be reconsidered.

Postmating-prezygotic isolation between two allopatric populations of Drosophila montana: fertilisation success differs under sperm competition

Postmating but prezygotic (PMPZ) interactions are increasingly recognized as a potentially important early-stage barrier in the evolution of reproductive isolation. A recent study described a potential example between populations of the same species: single matings between Drosophila montana populations resulted in differential fertilisation success because of the inability of sperm from one population (Vancouver) to penetrate the eggs of the other population (Colorado). As the natural mating system of D. montana is polyandrous (females remate rapidly), we set up double matings of all possible crosses between the same populations to test whether competitive effects between ejaculates influence this PMPZ isolation. We measured premating isolation in no-choice tests, female fecundity, fertility and egg-to-adult viability after single and double matings as well as second-male paternity success (P-2). Surprisingly, we found no PMPZ reproductive isolation between the two populations under a competitive setting, indicating no difficulty of sperm from Vancouver males to fertilize Colorado eggs after double matings. While there were subtle differences in how P-2 changed over time, suggesting that Vancouver males' sperm are somewhat less competitive in a first-male role within Colorado females, these effects did not translate into differences in overall P-2. Fertilisation success can thus differ dramatically between competitive and noncompetitive conditions, perhaps because the males that mate second produce higher quality ejaculates in response to sperm competition. We suggest that unlike in more divergent species comparisons, where sperm competition typically increases reproductive isolation, ejaculate tailoring can reduce the potential for PMPZ isolation when recently diverged populations interbreed.