New insights into the long-term evolutionary history of the avian MHC

SummaryGene duplication and neofunctidnalization are important processes in the evolution of phenotypic complexity. They account for important evolutionary novelties that confer ecological adaptation, such as the major histocompatibility complex (MHC), a multigene family with a central role in vertebrates' adaptive immune system. Multigene families, which evolved in large part through duplication, represent promising systems to study the still strongly depbated relative roles of neutral and adaptive processes in the evolution of phenotypic complexity. Detailed knowledge on ecological function and a well-characterized evolutionary history place the mammals' MHC amongst ideal study systems. However mammalian MHCs usually encompass several million base pairs and hold a large number of functional and non-functional duplicate genes, which makes their study complex. Avian MHCs on the other hand are usually way more compact, but the reconstruction of. their evolutionary history has proven notoriously difficult. However, no focused attempt has been undertaken so far to study the avian MHC evolutionary history in a broad phylogenetic context and using adequate gene regions.In the present PhD, we were able to make important contributions to the understanding of the long-term evolution of the avian MHC class II Β (MHCI1B). First, we isolated and characterized MHCIIB genes in barn owl (Tyto alba?, Strigiformes, Tytonidae), a species from an avian lineage in which MHC has not been studied so far. Our results revealed that with only two functional MHCIIB genes the MHC organization of barn owl may be similar to the 'minimal essential' MHC of chicken (Gallus gallus), indicating that simple MHC organization may be ancestral to birds. Taking advantage of the sequence information from barn owl, we studied the evolution of MHCIIB genes in 13 additional species of 'typical' owls (Strigiformes, Strigidae). Phylogenetic analyses revealed that according to their function, in owls the peptide-binding region (PBR) encoding exon 2 and the non-PBR encoding exon 3 evolve by different patterns. Exon 2 exhibited an evolutionary history of positive selection and recombination, while exon 3 traced duplication history and revealed two paralogs evolving divergently from each other in owls, and in a shorebird, the great snipe {Gallinago media). The results from exon 3 were the first ever from birds to demonstrate gene orthology in species that diverged tens of millions of years ago, and strongly questioned whether the taxa studied before provided an adequate picture of avian MHC evolution. In a follow-up study, we aimed at explaining a striking pattern revealed by phylogenetic trees analyzing the owl sequences along with MHCIIB sequences from other birds: One owl paralog (termed DAB1) grouped with sequences of passerines and falcons, while the other (DAB2) grouped with wildfowl, penguins and birds of prey. This could be explained by either a duplication event preceding the evolution of these bird orders, or by convergent evolution of similar sequences in a number of orders. With extensive phylogenetic analyses we were able to show, that indeed a duplication event preceeded the major avian radiation -100 my ago, and that following this duplication, the paralogs evolved under positive selection. Furthermore, we showed that the divergently evolving amino acid residues in the MHCIIB-encoded β-chain potentially interact with the MHCI I α-chain, and that molecular coevolution of the interacting residues may have been involved in the divergent evolution of the MHCIIB paralogs.The findings of this PhD are of particular interest to the understanding of the evolutionary history of the avian MHC and, by providing essential information on long-term gene history in the avian MHC, open promising perspectives for advances in the understanding of the evolution of multigene families in general, and for avian MHC organization in particular. Amongst others I discuss the importance of including protein structure in the phylogenetic study of multigene families, and the roles of ecological versus molecular selection pressures. I conclude by providing a population genomic perspective on avian MHC, which may serve as a basis for future research to investigate the relative roles of neutral processes involving effective population size effects and of adaptation in the evolution of avian MHC diversity and organization.RésuméLa duplication de gènes et leur néo-fonctionnalisation sont des processus importants dans l'évolution de la complexité phénotypique. Ils sont impliqués dans l'apparition d'importantes nouveautés évolutives favorisant l'adaptation écologique, comme c'est le cas pour le complexe majeur d'histocompatibilité

Projecte OntoTrauma : Definició d'una ontologia d'aprenentatge en l'àrea de cirurgia traumatològica

Aquest treball fa una revisió de les principals tecnologies implicades en la web semàntica i fa ús d'elles per obtenir una base de dades semàntica de coneixement dins del domini de les operacions quirúrgiques traumatològiques.

XML i Web Semàntica

En aquest treball es realitza una descripció dels llenguatges que constitueixen la base de la construcció de la Web Semàntica: l'XML, l'RDF i l'OWL. En concret, es realitza un estudi de la base de dades lèxica WordNet. Finalment, es presenta el disseny i la implementació d'una ontologia per representar les relacions lèxiques dels mots del català. A partir d'aquesta ontologia es crea una petita base de dades basada en la temàtica dels animals de companyia. Aquest cas pràctic permet extreure conclusions sobre els avantatges d'introduir metadades en els documents electrònics, i sobre les facilitats que ofereixen les aplicacions actuals pel desenvolupament d'aquest tipus de documents.

Pre-hatching maternal effects and the tasty chick hypothesis

Question: Are maternal effects (i.e. maternal transfer of immune components to their offspring via the placenta or the egg) specifically directed to the offspring on which ectoparasites predictably aggregate? Organisms: The barn owl (Tyto alba) because late-hatched offspring are the main target of the ectoparasitic fly Carnus hemapterus. Hypothesis: Pre-hatching maternal effects enhance parasite resistance of late- compared with early-hatched nestlings. Search method: To disentangle the effect of natal from rearing ranks on parasite intensity, we exchanged hatchlings between nests to allocate early- and late-hatched hatchlings randomly in the within-brood age hierarchy. Result: After controlling for rearing ranks, cross-fostered late-hatched nestlings were less parasitized but lighter than cross-fostered early-hatched nestlings. Conclusion: Pre-hatching maternal effects increase parasite resistance of late-hatched offspring at a growth cost.

Refacció d'Ontologies : creació d'un plugin per a Protégé

El projecte centra els seus esforços en la darrera activitat: el refactoring d'ontologies. En concret, les expressades en OWL, el llenguatge per a ontologies pensat pel W3C. El resultat final del projecte ha estat la implementació en Java d'un plugin per a Protégé que permet l'execució d'operacions de refactoring sobre ontologies OWL. Part principal del plugin és un framework que ofereix el marc d'execució per a les operacions implementades i permet incorporar noves operacions sense haver-lo de modificar.

Implementación de un generador de contenido web semántico con posiciones didácticas de ajedrez

Análisis, diseño y desarrollo de un aplicativo que a partir de un fichero con formato "PGN" genere dos tipos distintos de fichero, el primero será una página HTML con contenido gráfico que represente las posiciones, soluciones y datos complementarios de cada posición, y el segundo fichero contendrá una base de conocimiento en formato OWL, ontología compuesta de clases y propiedades, previamente definidas con Protégé, y de individuos que serán creados dinámicamente a partir de la información contenida en el fichero PGN de entrada.

Ontologies turístiques geogràfiques

En els propers anys, la Web semàntica i les tecnologies que porta associades sembla que constituiran els eixos vertebradors d'una nova manera d'entendre la Xarxa. Aquesta deixarà de ser un mer repositori d'informació per a convertir-se en un ens capaç de generar coneixement per si sol, on màquines i usuaris treballin de manera col·laborativa. En aquest treball s'analitzarà l'evolució que ha sofert el mitjà i el significat d'una Web semàntica, passant per algunes de les tecnologies que hi donen suport. Per a entendre com es confereix significat a l'estructura d'una web, s'estudiaran de manera incremental els diferents llenguatges que permeten construir-la: XML, RDF i OWL. L'estructura conceptual que pren la informació, la representació de la qual és codificada amb els llenguatges mencionats anteriorment, es tractarà tant en un vessant teòric com en un de pràctic. Així, s'analitzarà el concepte i el procés de creació d'una ontologia i, mitjançant el programari Protégé, es crearà una taxonomia adequada en l'àmbit del turisme o lleure de muntanya. Un altre aspecte que s'analitzarà en el document és la nova generació de bases de dades que ha sorgit com a conseqüència del nou suport de la informació, on preval la relació que s'estableix entre les dades per sobre d'aquestes. Així doncs, s'estudiaran les característiques bàsiques de les bases de dades XML natives i es farà una breu introducció als llenguatges de modificació i consulta que suporten. Aquests aspectes s'aplicaran de manera pràctica sobre la base de dades eXist, mitjançant l'ús de les instàncies de l'ontologia creada. Finalment es desenvoluparà una aplicació web que permeti portar a la pràctica algunes de les tecnologies estudiades. El context en què se centrarà el cas pràctic serà el mateix que s'ha representat mitjançant l'ontologia i permetrà comprovar el funcionament d'una web explotada de manera semàntica.

petraCAT

Creació d'una ontologia sobre el món de l'escalada i una aplicació Android per a consultar-la.

TFC: Ontología turística geográfica

Este trabajo muestra una ontología de carácter turístico que relaciona puntos de interés turístico con documentos digitales en Internet. El proyecto también incluye un prototipo de buscador para mostrar el funcionamiento de la ontología

Generación de metadatos semánticos mediante juegos on-line

Actualmente se pretende que los ordenadores puedan entender la semántica de la información que hay en la Web y que sea posible integrar diversas fuentes de información independientemente de la procedencia y formato de éstas, haciendo así una Web Semántica. Uno de los mayores problemas que tiene la Web Semántica es la falta de contenidos semánticos, principalmente debido a la falta de métodos de anotación automáticos existentes. Una forma de resolver este problema se basa en esconder tras aplicaciones que la gente usa diariamente, como los juegos on-line, estos procesos de generación de metadatos semánticos. El objetivo de este proyecto es estudiar diferentes iniciativas que tratan de enmascarar la generación de metadatos semánticos a través de los juegos on-line y el desarrollo de un prototipo de casual game para anotar semánticamente recursos. Se trata de un juego sencillo de pregunta-respuesta, donde dos usuarios concurrentes contestan a preguntas preestablecidas y definidas dentro de una ontología de dominio, obteniendo puntos en aquellas preguntas donde hayan dado la misma respuesta.

An Ontology for Open Rubric Exchange on the Web

While the Internet has given educators access to a steady supply of Open Educational Resources, the educational rubrics commonly shared on the Web are generally in the form of static, non-semantic presentational documents or in the proprietary data structures of commercial content and learning management systems.With the advent of Semantic Web Standards, producers of online resources have a new framework to support the open exchange of software-readable datasets. Despite these advances, the state of the art of digital representation of rubrics as sharable documents has not progressed.This paper proposes an ontological model for digital rubrics. This model is built upon the Semantic Web Standards of the World Wide Web Consortium (W3C), principally the Resource Description Framework (RDF) and Web Ontology Language (OWL).

The predation cost of being a male: implications for sex-specific rates of ageing

Evolutionary theory predicts that the rate of extrinsic (i.e. age- and condition-independent) mortality should affect important life history traits such as the rate of ageing and maximum lifespan. Sex-specific differences in mortality rates due to predation may therefore result in the evolution of important differences in life history traits between males and females. However, quantifying the role of predators as a factor of extrinsic mortality is notoriously difficult in natural populations. We took advantage of the unusual prey caching behaviour of the barn owl Tyto alba and the tawny owl Strix aluco to estimate the sex ratio of their five most common preys. For all prey species, there was a significant bias in the sex ratio of remains found in nests of both these owls. A survey of literature revealed that sex-biased predation is a common phenomenon. These results demonstrate that predation, a chief source of extrinsic mortality, was strongly sex-biased. This may select for alternate life history strategies between males and females, and account for a male life span being frequently lower than female lifespan in many animal species.

Regulation of free corticosterone and CBG capacity under different environmental conditions in altricial nestlings.

The concentration of circulating glucocorticoids is regulated in response to environmental and endogenous conditions. Total circulating corticosterone, the main glucocorticoid in birds, consists of a fraction which is bound to corticosterone-binding globulins (CBG) and a free fraction. There is increasing evidence that the environment modulates free corticosterone levels through varying the concentration of CBG, but experimental evidence is lacking. To test the hypothesis that the regulation of chronic stress in response to endogenous and environmental conditions involves variation in both corticosterone release and CBG capacity, we performed an experiment with barn owl (Tyto alba) nestlings in two different years with pronounced differences in environmental conditions and in nestlings experimentally fed ad libitum. In half of the individuals we implanted a corticosterone-releasing pellet to artificially increase corticosterone levels and in the other half we implanted a placebo pellet. We then repeatedly collected blood samples to measure the change in total and free corticosterone levels as well as CBG capacity. The increase in circulating total corticosterone after artificial corticosterone administration varied with environmental conditions and with the food regime of the nestlings. The highest total corticosterone levels were found in nestlings growing up in poor environmental conditions and the lowest in ad libitum fed nestlings. CBG was highest in the year with poor environmental conditions, so that, contrary to total corticosterone, free corticosterone levels were low under poor environmental conditions. When nestlings were fed ad libitum total corticosterone, CBG and free corticosterone did not increase when administering corticosterone. These results suggest that depending on the individual history an animal experienced during development the HPA-axis is regulated differently.

Sistema de representació per una web 3.0.

En la web, hi ha una gran quantitat de coneixement desorganitzat i molt heterogeni. Tal com està construïda ara mateix la web, es possible que el coneixement sobre un camp estigui dispers per varis recursos de la web. Una forma d'intentar inferir coneixement de recursos diferents sense intervenció humana, seria creant programes intel·ligents que interpretessin la informació de les diferents fonts. Aquesta solució seria costosa i seria tot un repte fer-ho. D'altra banda, també hi ha la idea, d'acompanyar els continguts amb representació d'ells mateixos, (una representació estandarditzada), que permetés crear autentiques xarxes de coneixement per les quals un programa intel·ligent podria inferir coneixement molt mes fàcilment. El propòsit d'aquest projecte és aprofundir sobre aquesta última proposta, que afegeix coneixement a la web. Per fer-ho coneixerem una eina proposada per afegir significat a la web, l'OWL. Investigarem les seves característiques, i la seva base i entendrem perquè i com s'utilitza. També es presentaran diferents eines per treballar amb OWL. Finalment es presentarà una web semàntica a mode d'exemple.

Propuesta de ontología para puntos de interés turístico

El presente trabajo constituye el Proyecto Final de Máster correspondiente a los estudios del Máster Oficial en Software Libre de la Universitat Oberta de Catalunya. Consiste básicamente en la elaboración y discusión de una ontología para definir puntos de interés turístico (POI). Después de una introducción y una breve exposición del alcance y metodología del trabajo, se expone la actual situación de la Web Semántica y su relación con el ámbito turístico. A continuación se describe la ontología creada, discutiendo las diferentes alternativas para cada uno de sus elementos y comparando las soluciones propuestas con otras ontologías de uso en el sector. Finalmente, se evalúan algunos ejemplos de puntos de interés turístico reales formalizados mediante esta ontología y se discuten algunas conclusiones.