Environmental and biological controls on the geochemistry (δ18O, δ13C, Mg/Ca, and Sr/Ca) of living ostracods from Lake Geneva

ABSTRACT : Ostracods are benthic microcrustaceans enclosed in low-Mg calcite bivalves. Stable isotope compositions, Mg/Ca, and Sr/Ca ratios of ostracod fossil valves have proven useful to reconstruct past environmental conditions. Yet, several discrepancies persist and the influence of many factors remains unclear. It is the aim of this study to improve the use of ostracod valve geochemistry as palaeoenvironmental proxies by examining the extent of isotope fractionation and trace element partitioning during valve calcification. To achieve this, the environmental parameters (pH, temperature) and chemical composition of water (C-and O-isotope composition and calcium, magnesium, and strontium content) were measured at sites where living ostracods were sampled. The sampling was on a monthly basis over the course of one year at five different water depths (2, 5, 13, 33, and 70 m) in Lake Geneva, Switzerland. The one-year sampling enabled collection of environmental data for bottom and interstitial pore water. In littoral to sublittoral zones, C-isotope composition of DIC and the Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water are found to vary concomitantly with water temperature. This is due to the precipitation of calcite, which is induced by higher photosynthetic activity as temperature and/or solar radiation intensify in summer. In deeper zones, environmental parameters remain largely constant throughout the year. Variations of pH, DIC concentrations and C-isotope compositions in interstitial water result from aerobic as well as anaerobic respiration, calcite dissolution and methanogenesis. Bathymetric distribution, life cycles, and habitats were derived for 15 ostracod species and are predominantly related to water temperature and sediment texture. O-isotope compositions of ostracod valves in Lake Geneva reflect that of water and temperature. However, offsets of up to 3 permil are observed in comparison with proposed inorganic calcite precipitation equilibrium composition. Deprotonation of HCO3- and/or salt effect at crystallisation sites may explain the disequilibrium observed for O-isotopic compositions. C-isotope compositions of ostracod valves are not as well constrained and appear to be controlled by a complex interaction between habitat preferences and seasonal as well as spatial variations of the DIC isotope composition. For infaunal forms, C-isotope compositions reflect mainly the variation of DIC isotope composition in interstitial pore waters. For epifaunal forms, C-isotope compositions reflect the seasonal variation of DIC isotope compositions. C-isotope compositions of ostracod valves is at equilibrium with DIC except for a small number of species (L. inopinata, L. sanctipatricii and possibly C. ophtalmica, and I. beauchampi). Trace element uptake differs considerably from species to species. For most epifaunal forms, trace element content follows the seasonal cycle, recording temperature increases and/or variations of Mg/Ca and Sr/Ca ratios of water. In contrast, infaunal forms are predominantly related to sediment pore water chemistry. RÉSUMÉ EN FRANÇAIS : Les ostracodes sont de petits crustacés benthiques qui possèdent une coquille faite de calcite à faible teneur en magnésium. La composition isotopique et les rapports Mg/Ca et Sr/Ca d'ostracodes fossiles ont été utilisés maintes fois avec succès pour effectuer des reconstructions paléoenvironnementales. Néanmoins, certains désaccords persistent sur l'interprétation de ces données. De plus, l'influence de certains facteurs pouvant biaiser le signal reste encore inconnue. Ainsi, le but de cette étude est de rendre plus performant l'emploi de la composition géochimique des ostracodes comme indicateur paléoenvironnemental. Pour réaliser cela, cinq sites situés dans le Léman à 2, 5, 13, 33 et 70 m de profondeur ont été choisis pour effectuer les échantillonnages. Chaque site a été visité une fois par mois durant une année. Les différents paramètres environnementaux (pH, température) ainsi que la composition géochimique de l'eau (composition isotopique de l'oxygène et du carbone ainsi que teneur en calcium, magnésium et strontium) ont été déterminés pour chaque campagne. Des ostracodes vivants ont été récoltés au cinq sites en même temps que les échantillons d'eau. Ce travail de terrain a permis de caractériser la géochimie de l'eau se trouvant juste au-dessus des sédiments ainsi que celle de l'eau se trouvant dans les interstices du sédiment. Dans les zones littorales à sublittorales, la composition isotopique du carbone inorganique dissout (CID) ainsi que les rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau varient linéairement avec la température. Ceci peut être expliqué par la précipitation de calcite qui est contrôlée par l'activité photosynthétique, variant elle même linéairement avec la température. Dans les zones plus profondes, les paramètres environnementaux restent relativement constants tout au long de l'année. Les variations du pH, de la concentration et de la composition isotopique du CID dans les sédiments résultent de la libération de carbone engendrée par la dégradation de la matière organique avec présence d'oxygène ou via réduction de nitrates et de sulfates, par la dissolution de carbonates, ainsi que par la méthanogenèse. La distribution bathymétrique, le cycle de vie ainsi que l'habitat de 15 espèces ont été déterminés. Ceux-ci sont principalement reliés à la température de l'eau et à la texture des sédiments. La composition isotopique de l'oxygène des valves d'ostracodes reflète celle de l'eau et la température qui régnait lors de la calcification. Néanmoins, des écarts pouvant aller jusqu'à 3 0/00 par rapport à l'équilibre théorique ont été obtenus. La déprotonation de HCO3 ou un 'effet de sel' pourrait être à l'origine du déséquilibre observé. La composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes n'est pas aussi bien cernée. Celle-ci semble être principalement contrôlée par une interaction complexe entre l'habitat des ostracodes et les variations saisonnières et spatiales de la composition isotopique du CID. Pour les espèces endofaunes, la composition isotopique du carbone reflète principalement la variation de la composition isotopique du CID à l'intérieur des sédiments. Pour les formes épifaunes, c'est la variation saisonnière de la composition du CID qui contrôle celle de la coquille des ostracodes. En général, la composition isotopique du carbone des valves d'ostracodes est en équilibre avec celle de CID, hormis pour quelques rares espèces (L. inopinata, L. sanctipatricii et peut-être C. ophtalmica et I. beauchampi). L'incorporation des éléments traces diffère passablement d'une espèce à l'autre. Pour la plupart des espèces épifaunes, la teneur en éléments traces des coquilles reflète les variations saisonnières. Ces espèces semblent enregistrer les variations soit de la température soit des rapports Mg/Ca et Sr/Ca de l'eau. La teneur en élément traces des formes infaunales, au contraire, est principalement reliée à la chimie de l'eau interstitielle. RÉSUMÉ GRAND-PUBLIC : La connaissance de l'évolution du climat dans le futur est primordiale pour notre société, car elle permet de développer différentes stratégies pour faire face aux problèmes engendrés pas le changement climatique : stratégies environnementale, humanitaire, ou encore économique. Cette problématique est actuellement, à juste titre, sujet d'une vive préoccupation. La géologie peut-elle contribuer à l'effort communautaire entrepris? Naturellement, ce sont les climatologues qui sont sur le devant de la scène. Il n'empêche que ces derniers, pour pouvoir prédire l'avenir, doivent s'appuyer sur le passé. La géologie est alors d'un grand intérêt car c'est effectivement la seule science qui permette d'estimer les variations climatiques à grande échelle sur de longues périodes. Ainsi, voulant moi-même contribuer aux recherches menées dans ce domaine, je me suis tourné à la fin de mes études vers la paléoclimatologie, science qui a pour but de reconstruire le climat des temps anciens. Nous nous sommes rendu compte que l'évolution climatique de la région où nous habitons n'avait pas encore fait le sujet d'études approfondies. Il est pourtant important de connaître la variation locale des changements climatiques pour obtenir des modèles climatiques fiables. En conséquence, un vaste projet a vu le jour : reconstruire, à l'aide des sédiments du lac Léman, les variations paléoclimatiques et paléo-environnementales depuis le retrait du Glacier de Rhône, il y a environ 15'000 ans, jusqu'à nos jours. Pour ce genre de travail, la géochimie, qui est une forme de chimie, utilisée en science de la terre regroupant la chimie classique et la chimie isotopique, est une alliée particulièrement efficace. Elle permet en effet, via différentes mesures faites sur des archives géologiques (par exemple des fossiles ou des sédiments) d'obtenir des informations, souvent quantitatives, sur les conditions (le climat, la flore ou encore la bio productivité, etc...) qui régnaient il y a fort longtemps. Les coquilles d'ostracodes, qui sont de petits animaux vivant au fond des lacs, sont une des archives les plus prometteuses. Ces animaux sont des petits crustacés s'entourant d'une coquille calcaire qu'ils sécrètent eux-mêmes. A la mort de l'animal, la coquille est intégrée dans les sédiments et reste intacte à travers les âges. Des études ont montré qu'en analysant la géochimie de ces coquilles fossiles, il est possible de reconstruire les conditions environnementales qui régnaient à l'époque de vie de ces fossiles. Cette démarche nécessite qu'une condition bien précise soit remplie: la composition géochimique de la coquille doit enregistrer de manière fidèle la chimie de l'eau et/ou la température de l'eau présentes au moment de la sécrétion de la coquille. Le but spécifique de notre recherche a précisément été d'étudier la façon dont la chimie de l'eau ainsi que sa température sont enregistrées dans la coquillé des ostracodes. Une fois les relations entre ces divers paramètres dans l'étant actuel du système établies, il sera alors possible de les utiliser pour interpréter des données issues de coquilles fossiles. Pour ce faire, nous avons mesuré la température de l'eau de manière continue et récolté mensuellement des échantillons d'eau et des ostracodes vivants pendant une année. Cinq sites situés à 2, 5, 13, 33 et 70 mètres de profondeur ont été choisis pour effectuer ces échantillonnages dans le Léman. Le travail de terrain nous a amené à étudier la biologie de 15 espèces. Nous avons pu établir la profondeur à laquelle vivent ces animaux, leur période de développement ainsi que leur habitat respectifs. Ces résultats ont permis de mieux cerner la relation qu'il existe entre la chimie de l'eau, sa température et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes. Nous avons ainsi pu confirmer que les coquilles d'ostracodes enregistrent de manière fidèle la composition chimique et isotopique de l'eau. De même, nous avons pu établir de manière plus précise l'effet de la température sur la géochimie des coquilles. Néanmoins, les relations trouvées entre ces trois éléments sont plus complexes pour certaines espèces, cette complexité étant souvent liée à un caractère spécifique de leur écologie. Nous avons mis en lumière certains effets qui biaisent les résultats et défini précisément les conditions dans lesquelles on peut s'attendre à avoir des difficultés dans leur interprétation. Maintenant que nous avons établi les relations entre le climat actuel et la composition géochimique des coquilles d'ostracodes actuels, nous pouvons, sur la base de ce modèle, reconstruire le climat depuis le retrait du Glacier du Rhône jusqu'à nos jours à l'aide d'ostracodes fossiles. Mais cela est une autre histoire et fera, je l'espère, le sujet de nos futures recherches.

Genetic and biological characterization of a densovirus isolate that affects dengue virus infection

Brevidensoviruses have an encapsidated, single-stranded DNA genome that predominantly has a negative polarity. In recent years, they have received particular attention due to their potential role in the biological control of pathogenic arboviruses and to their unnoticed presence in cell cultures as contaminants. In addition, brevidensoviruses may also be useful as viral vectors. This study describes the first genetic and biological characterization of a mosquito densovirus that was isolated in Brazil; moreover, we examined the phylogenetic relationship between this isolate and the other brevidensoviruses. We further demonstrate that this densovirus has the potential to be used to biologically control dengue virus (DENV) infection with in vitro co-infection experiments. The present study provides evidence that this densovirus isolate is a fast-spreading virus that affects cell growth and DENV infection.

Computational and Biological Evaluation of N-octadecyl-N'-propylsulfamide, a Selective PPARα Agonist Structurally Related to N-acylethanolamines.

To further understand the pharmacological properties of N-oleoylethanolamine (OEA), a naturally occurring lipid that activates peroxisome proliferator-activated receptor alpha (PPARα), we designed sulfamoyl analogs based on its structure. Among the compounds tested, N-octadecyl-N'-propylsulfamide (CC7) was selected for functional comparison with OEA. The performed studies include the following computational and biological approaches: 1) molecular docking analyses; 2) molecular biology studies with PPARα; 3) pharmacological studies on feeding behavior and visceral analgesia. For the docking studies, we compared OEA and CC7 data with crystallization data obtained with the reference PPARα agonist GW409544. OEA and CC7 interacted with the ligand-binding domain of PPARα in a similar manner to GW409544. Both compounds produced similar transcriptional activation by in vitro assays, including the GST pull-down assay and reporter gene analysis. In addition, CC7 and OEA induced the mRNA expression of CPT1a in HpeG2 cells through PPARα and the induction was avoided with PPARα-specific siRNA. In vivo studies in rats showed that OEA and CC7 had anorectic and antiobesity activity and induced both lipopenia and decreases in hepatic fat content. However, different effects were observed when measuring visceral pain; OEA produced visceral analgesia whereas CC7 showed no effects. These results suggest that OEA activity on the PPARα receptor (e.g., lipid metabolism and feeding behavior) may be dissociated from other actions at alternative targets (e.g., pain) because other non cannabimimetic ligands that interact with PPARα, such as CC7, do not reproduce the full spectrum of the pharmacological activity of OEA. These results provide new opportunities for the development of specific PPARα-activating drugs focused on sulfamide derivatives with a long alkyl chain for the treatment of metabolic dysfunction.

Multifunctional ligands for application in Alzheimer’s Disease: molecular modelling and biological evaluation

Projecte de recerca elaborat a partir d’una estada a la University of British Columbia, Canadà, entre 2010 i 2012 La malaltia d'Alzheimer (MA) representa avui la forma més comuna de demència en la població envellida. Malgrat fa 100 anys que va ser descoberta, encara avui no existeix cap tractament preventiu i/o curatiu ni cap agent de diagnòstic que permeti valorar quantitativament l'evolució d'aquesta malaltia. L'objectiu en el que s'emmarca aquest treball és contribuir a aportar solucions al problema de la manca d'agents terapèutics i de diagnosi, unívocs i rigorosos, per a la MA. Des del camp de la química bioinorgànica és fàcil fixar-se en l'excessiva concentració d'ions Zn(II) i Cu(II) en els cervells de malalts de MA, plantejar-se la seva utilització com a dianes terapèutica i, en conseqüència, cercar agents quelants que evitin la formació de plaques senils o contribueixin a la seva dissolució. Si bé aquest va ser el punt de partida d’aquest projecte, els múltiples factors implicats en la patogènesi de la MA fan que el clàssic paradigma d’ ¨una molècula, una diana¨ limiti la capacitat de la molècula de combatre aquesta malaltia tan complexa. Per tant, un esforç considerable s’ha dedicat al disseny d’agentsmultifuncionals que combatin els múltiples factors que caracteritzen el desenvolupament de la MA. En el present treball s’han dissenyat agents multifuncionals inspirats en dos esquelets moleculars ben establers i coneguts en el camp de la química medicinal: la tioflavina-T (ThT) i la deferiprona (DFP). La utilització de tècniques in silico que inclouen càlculs farmacocinètics i modelatge molecular ha estat un procés cabdal per a l’avaluació dels millors candidats en base als següents requeriments: (a) compliment de determinades propietats farmacocinètiques que estableixin el seu possible ús com a fàrmac (b) hidrofobicitat adequada per travessar la BBB i (c) interacció amb el pèptid Aen solució.

TACI, an enigmatic BAFF/APRIL receptor, with new unappreciated biochemical and biological properties.

BAFF is a B cell survival factor that binds to three receptors BAFF-R, TACI and BCMA. BAFF-R is the receptor triggering naïve B cell survival and maturation while BCMA supports the survival of plasma cells in the bone marrow. Excessive BAFF production leads to autoimmunity, presumably as the consequence of inappropriate survival of self-reactive B cells. The function of TACI has been more elusive with TACI(-/-) mice revealing two sides of this receptor, a positive one driving T cell-independent immune responses and a negative one down-regulating B cell activation and expansion. Recent work has revealed that the regulation of TACI expression is intimately linked to the activation of innate receptors on B cells and that TACI signalling in response to multimeric BAFF and APRIL provides positive signals to plasmablasts. How TACI negatively regulates B cells remains elusive but may involve an indirect control of BAFF levels. The discovery of TACI mutations associated with common variable immunodeficiency (CVID) in humans not only reinforces its important role for humoral responses but also suggests a more complex role than first anticipated from knockout animals. TACI is emerging as an unusual TNF receptor-like molecule with a sophisticated mode of action.

Synthesis and Biological Evaluation of S-Neofucopeptides as E- and P-Selectin Inhibitors.

The synthesis of /-L-fucosylated cysteamine, 3-thiopropionic acid, and 3-thioacetic acid derivatives as building blocks for the preparation of S-neofucopeptides is shown. These compounds were used in the synthesis of new thiofucosides derivatives (8, 9, 9, 10, 22, 22, 24, 26) that show affinity towards E- and P-selectins. They constitute a new series of hydrolytically stable and low-molecular-weight mimetics of the natural SLex tetrasaccharide.

Economic Aspects of Agricultural and Food Biosecurity in the United States, March 2007

Concerns about biosecurity in the food system raise a variety of issues about how the system is presently organized, why it might be vulnerable, what one could reasonably do to better secure it, and the costs of doing so. After presenting some facts about US agriculture and food, this paper considers three economic aspects of the general problem. One is the global problem, or the way biosecurity measures can affect how countries relate to each other and the global consequences that result. Another is how to best manage the immediate aftermath of a realized threat in order to minimize damage. The third is how to seek to prevent realization of the threat. Some policy alternatives are also presented.

Shallow Lakes in Iowa: Water Quality and Biological Assessments, 2008

This monthly report from the Iowa Department of Natural Resources is about the water quality management of Iowa's rivers, streams and lakes.

Distribution and abundance of six species of fish larvae in peruvian waters and their relationship with physical and biological environment

Estudio de muestras recolectadas con el BIONESS a varias profundidades en trece estaciones.

Occurrence of adults and biological aspects of Geniates borelli Camerano (Coleoptera, Scarabaeidae, Rutelinae) in Aquidauana, MS, Brazil

Occurrence of adults and biological aspects of Geniates borelli Camerano (Coleoptera, Scarabaeidae, Rutelinae) in Aquidauana, Mato Grosso do Sul, Brazil. Due to the importance of Geniates borelli Camerano as a pest in many crops, studies were developed at Universidade Estadual de Mato Grosso do Sul, Aquidauana campus, MS, Brazil. Adults were collected with a light trap from January 2006 to December 2007. 3,320 adults were collected, and the highest quantities were obtained in October 2006 and November 2007, with 1,548 and 802 adults recorded, respectively. Collected adults were kept in plastic containers with soil and Brachiaria decumbens seedlings for oviposition. 535 eggs measuring 2.30 × 1.60 mm were obtained. As the embryonic development progressed, eggs increased in size to 3.00 × 2.70 mm, and this change occurred between 6 and 10 days after oviposition. The embryonic period lasted 17.9 days. The first, second, and third instars lasted 37.6, 49.7, and 74 days, respectively. The prepupal stage lasted 65.9 days and the pupal stage lasted an average of 18.5 days. The biological cycle is completed in 315.8 days, which characterizes the species as univoltine. The average longevity of females was 35.4 days and 28.5 days for males.

Primate adult brain cell autotransplantation produces behavioral and biological recovery in 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-induced parkinsonian St. Kitts monkeys.

The potential for "replacement cells" to restore function in Parkinson's disease has been widely reported over the past 3 decades, rejuvenating the central nervous system rather than just relieving symptoms. Most such experiments have used fetal or embryonic sources that may induce immunological rejection and generate ethical concerns. Autologous sources, in which the cells to be implanted are derived from recipients' own cells after reprogramming to stem cells, direct genetic modifications, or epigenetic modifications in culture, could eliminate many of these problems. In a previous study on autologous brain cell transplantation, we demonstrated that adult monkey brain cells, obtained from cortical biopsies and kept in culture for 7 weeks, exhibited potential as a method of brain repair after low doses of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) caused dopaminergic cell death. The present study exposed monkeys to higher MPTP doses to produce significant parkinsonism and behavioral impairments. Cerebral cortical cells were biopsied from the animals, held in culture for 7 weeks to create an autologous neural cell "ecosystem" and reimplanted bilaterally into the striatum of the same six donor monkeys. These cells expressed neuroectodermal and progenitor markers such as nestin, doublecortin, GFAP, neurofilament, and vimentin. Five to six months after reimplantation, histological analysis with the dye PKH67 and unbiased stereology showed that reimplanted cells survived, migrated bilaterally throughout the striatum, and seemed to exert a neurorestorative effect. More tyrosine hydroxylase-immunoreactive neurons and significant behavioral improvement followed reimplantation of cultured autologous neural cells as a result of unknown trophic factors released by the grafts. J. Comp. Neurol. 522:2729-2740, 2014. © 2014 Wiley Periodicals, Inc.

Lagochile emarginata (Gyllenhal): morphology of immature and imago, and biological records (Coleoptera, Scarabaeidae, Rutelinae)

Lagochile emarginata (Gyllenhal): morphology of immature and imago, and biological records (Coleoptera, Scarabaeidae, Rutelinae). The last larval instar and pupa of Lagochile emarginata are described. Pupa of the genus Lagochile Hoffmannsegg, 1817 is described for the first time. Redescription of the imago, clarifications on the morphology of immature Scarabaeoidea and biological notes are presented.