High relatedness and inbreeding at the origin of eusociality in gall-inducing thrips

Within the haplodiploid eusocial gall-inducing thrips, a species-level phylogeny combined with genetic data for five eusocial species enables an inference of levels of relatedness and inbreeding values for lineages at the origin of eusociality. Character optimization using data from five eusocial species indicates that the lineage or lineages where eusociality is inferred to have originated exhibit relatedness of 0.64–0.92, and FIS of 0.33–0.64. The high inbreeding coefficients found in these eusocial thrips have increased relatedness among and within both sexes and have reduced the haplodiploidy-induced relatedness asymmetries [Hamilton, W. D. (1964) J. Theor. Biol. 7, 1–52]. These results indicate that unusually high relatedness is associated with the origin of eusociality, and they suggest a role for inbreeding in the evolution of bisexual helping.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Efeitos dos agrotóxicos Kraft®36EC e Score®250EC (e seus princípios ativos) em ecossistemas aquáticos: análises comparativas e ecossistêmicas

Com o advento da agricultura ampliou-se a produção alimentar e os bens de consumo, no entanto, os riscos ambientais também foram maximizados em função da adoção de técnicas produtivas baseadas no uso intensivo de insumos agrícolas. Esta problemática é mundial, embora mais evidenciada nos países em desenvolvimento e que tem, na produção agrícola, a base de sua economia. O Brasil enquadra-se nesta situação e desde 2009 é considerado o maior consumidor de agrotóxicos do mundo, criando um cenário de risco ambiental e de saúde humana. Os efeitos ambientais, base deste estudo, estão relacionados não somente à perda de espécies não-alvo, uma vez que os agrotóxicos não são seletivos, mas também as alterações em nível ecossistêmico, a qual se relaciona com as perdas das funções e dos serviços gerados pelos sistemas naturais. Adiciona-se a esta complexidade, a forma de ação de cada agrotóxico, a distribuição dos mesmos nos diferentes compartimentos (ar, solo e água), o período de permanência de cada um, as relações sinérgicas decorrentes das interações entre diferentes produtos, a formação de subprodutos no processo de degradação, entre outros fatores, como as diferenças existentes entre o ingrediente ativo e a formulação comercial, na qual existem os chamados ingredientes inertes em sua composição, os quais podem ser muito mais tóxicos para espécies e ecossistemas. Considerando esta abordagem, a presente pesquisa foi desenvolvida com base na realidade de um local de referência, o município de Bom Repouso (MG/BR), no qual a intensificação da produção de morango e batata tem trazido uma série de riscos sociais e ambientais. Semelhante a outras regiões produtivas do país, o uso de agrotóxicos é recorrente, amplo e irrestrito, com destaque para as formulações comerciais Kraft®36EC e Score®250EC, as quais, juntamente com seus respectivos ingredientes ativos (abamectina e difenoconazol), foram avaliadas por meio de testes de toxicidade com espécies de diferentes níveis tróficos representativas de um ecossistema aquático, gerando informações que foram avaliadas em nível de espécie e de ecossistema, simulando o cenário de aplicação dos produtos no local de referência. Os resultados obtidos permitiram concluir sobre as diferenças de sensibilidade das espécies e quais seriam as mais indicadas para se avaliar os efeitos tóxicos de ambos os agrotóxicos; os efeitos diferenciados entre a formulação comercial e os ingredientes ativos; bem como as respostas em termos de espécies e de ecossistemas, demonstrando a necessidade de que ambas as análises sejam consideradas na avaliação de risco ecológico.

Culturable aerobic and facultative bacteria from the gut of the polyphagic dung beetle Thorectes lusitanicus Jeckel

Unlike other dung beetles, the Iberian geotrupid Thorectes lusitanicus exhibits polyphagous behavior; for example, it is able to eat acorns, fungi, fruits, and carrion in addition to the dung of different mammals. This adaptation to digest a wider diet has physiological and developmental advantages and requires key changes in the composition and diversity of the beetle's gut microbiota. In this study, we isolated aerobic, facultative anaerobic, and aerotolerant microbiota amenable to grow in culture from the gut contents of T. lusitanicus and resolved isolate identity to the species level by sequencing 16S rRNA gene fragments. Using BLAST similarity searches and maximum likelihood phylogenetic analyses, we were able to reveal that the analyzed fraction (culturable, aerobic, facultative anaerobic, and aerotolerant) of beetle gut microbiota is dominated by the phyla Proteobacteria, Firmicutes and Actinobacteria. Among Proteobacteria, members of the order Enterobacteriales (Gammaproteobacteria) were the most abundant. The main functions associated with the bacteria found in the gut of T. lusitanicus would likely include nitrogen fixation, denitrification, detoxification, and diverse defensive roles against pathogens.

Efectos y respuestas de la costra biológica del suelo en ecosistemas áridos: avances recientes a nivel de especie

La costra biológica del suelo (CBS) es un componente complejo del ecosistema que engloba diferentes organismos (líquenes, musgos, hepáticas, cianobacterias, hongos, algas) presentes en las primeras capas de suelo. La CBS se encuentra en una amplia variedad de ecosistemas, aunque generalmente es más abundante en ecosistemas donde la cobertura de plantas vasculares es escasa, como los ecosistemas áridos. En estos ecosistemas, la CBS contribuye considerablemente a su biodiversidad y funcionamiento. Debido a la gran dificultad para la identificación de especies de estas comunidades, la mayoría de la investigación sobre la CBS se ha desarrollado a escala de comunidad y grupo morfológico. A este nivel, se ha podido observar el gran potencial de estas comunidades de contribuir a la estructura y dinámica del ecosistema: interaccionan con las primeras capas del suelo y con otros organismos, participan en la fijación de carbono y nitrógeno, así como en procesos hidrológicos y en el ciclo de nutrientes. Sin embargo, avances recientes en el conocimiento de la CBS arrojan interesantes y marcadas diferencias en la ecología y el papel funcional de las distintas especies que la componen, con las consecuentes implicaciones en la gestión y conservación de estas comunidades y de los ecosistemas que habitan. En particular, se han observado respuestas específicas en términos de presencia, abundancia y frecuencia ante diversos factores ambientales (variables climáticas, tipo de sustrato, presencia de plantas vasculares y perturbación por pastoreo – recuperación natural), así como un efecto a nivel de especie sobre las propiedades del suelo.

Beta diversity at multiple hierarchical levels: explaining the high diversity of scarab beetles in tropical montane forests

Aim: High gamma diversity in tropical montane forests may be ascribed to high geographical turnover of community composition, resulting from population isolation that leads to speciation. We studied the evolutionary processes responsible for diversity and turnover in assemblages of tropical scarab beetles (Scarabaeidae) by assessing DNA sequence variation at multiple hierarchical levels. Location: A 300-km transect across six montane forests (900–1100 m) in Costa Rica. Methods: Assemblages of Scarabaeidae (subfamilies Dynastinae, Rutelinae, Melolonthinae) including 118 morphospecies and > 500 individuals were sequenced for the cox1 gene to establish species limits with a mixed Yule–coalescent method. A species-level phylogenetic tree was constructed from cox1 and rrnL genes. Total diversity and turnover among assemblages were then assessed at three hierarchical levels: haplotypes, species and higher clades. Results: DNA-based analyses showed high turnover among communities at all hierarchical levels. Turnover was highest at the haplotype level (community similarity 0.02–0.12) and decreased with each step of the hierarchy (species: 0.21–0.46; clades: 0.41–0.43). Both compositional and phylogenetic similarities of communities were geographically structured, but turnover was not correlated with distance among forests. When three major clades were investigated separately, communities of Dynastinae showed consistently higher alpha diversity, larger species ranges and lower turnover than Rutelinae and Melolonthinae. Main conclusions: Scarab communities of montane forests show evidence of evolutionary persistence of communities in relative isolation, presumably tracking suitable habitats elevationally to accommodate climatic changes. Patterns of diversity on all hierarchical levels seem to be determined by restricted dispersal, and differences in Dynastinae could be explained by their greater dispersal ability. Community-wide DNA sequencing across multiple lineages and hierarchical levels reveals the evolutionary processes that led to high beta diversity in tropical montane forests through time.

Spatial Distribution of Marine Epibenthic Communities in the Hola Trough (Vesterålen, Northern Norway)

The Lofoten-Vesterålen marine shelf is one of the most geologically diverse coast and offshore margin areas in Norway. This leads to huge heterogeneity in marine environments, and often high biodiversity. However, little is known yet about the benthic communities in this region. Within the ARCTOS LoVe MarineEco project the epibenthic communities of the Hola trough (Vesterålen) are analysed to give a first description of their spatial distribution. In this trough both a complex hydrodynamic system and varied topographic submarine elements occur. Trawling samples were collected for two different approaches: one in a meso-scale and another in a small-scale. For the broad scale a transect consisting in three stations was developed, while for the fine scale a small area on a sand wave field, consisting in five stations called HolaBox, was sampled. All organisms were intended to be identified to species level and colonial fauna was discarded for the analysis. Different diversity indexes were assessed (Shannon index (H’) and Pielou’s eveness (J’)). Clustering and nMDS analyses identified four statistically significant groups in terms of abundance (ind./100m2). A total amount of 211 different taxa were found within all stations. The more outer part of the transect (close to the shelf edge) presented a huge abundance of organisms and was dominated by the hemi sessile tube-builder polychaetes Nothria conchylega and Eunice dubitata and the sea urchin Gacilechinus acutus, while the more inner parts presented less abundance of individuals. Probably some upwelling produced by the Norwegian Atlantic Current (NWAC) is influencing the shelf edge increasing the primary production and, therefore, enriching the seafloor in this region. The sand wave field presented two different groups with few amount of individuals. Small-scale variability could be produced by the high heterogeneity within the different types of sand waves, while the scarce abundance of animals can be produced by the permanent changing environment that movable sand waves produce. Here more active and mobile fauna was found such as brittle stars and hermit crabs (among others). Finally, a fourth group was found in the most inner station of the transect, laying on a ridge in the central part of the trough. This station, with coarse substrate, was mainly dominated again by brittle stars and sea urchins. We can conclude that this is a really heterogeneous trough in environments and therefore in communities (even in a local scale). More detailed studies that focus in the local environmental drivers have to be carried out to get an integrated understanding of the structure of benthic communities in this system.

Effects of climate change on fisheries : from a global to a regional perspective

Tese de doutoramento, Biologia (Biologia Marinha e Aquacultura), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Female Labour Force Participation and Economic Development in Southern Mediterranean Countries: What scenarios for 2030? MEDPRO Technical Report No. 19/December 2012

This paper investigates the relationship between female labour force participation rates and economic growth in southern Mediterranean countries. A two-step methodology involving econometric estimations and the use of a general equilibrium model was used for this purpose. The econometric estimations suggest that there is a U-shaped relationship between economic growth and female labour force participation rates and they indicate the presence of region-specific barriers impeding women's entry into the labour force in southern Mediterranean countries. The econometric results were fed into a general equilibrium model, the GEM-E3-MEDPRO, which was used to simulate two alternative assumptions on developments in female labour participation rates in the region up to 2030. The first of these simulated changes in female labour force participation rates arising from income level trends projected for the period 2015–2030 in southern Mediterranean countries. The second assumed the lowering of region-specific barriers which deter female labour force participation. The results of these simulations suggest that lower female labour force participation rates may lead to marginally lower economic growth in the region, while the removal of region-specific barriers to female labour force participation may encourage economic growth. This has important policy implications, suggesting that policies intended to remove such barriers could help to promote the growth of the region's economies.

Early Cretaceous large, few-chambered Globigerinelloides from the Tethys

New findings of well-preserved Early Cretaceous planktonic foraminiferal assemblages from the Cismon core (NE Italy), Calabianca (NW Sicily), Lesches en Diois (SE France) and DSDP Site 545 (off Morocco) sections allow a better understanding of the morphological features of several taxa. This paper deals with the revision of the small, planispiral individuals that several authors include in the genus Blowiella Krechmar and Gorbachik. Comparison of morphological characteristics between Blowiella and the genus Globigerinelloides Cushman and ten Dam has resulted in retention of the latter as senior synonym of Blowiella. In fact, the morphological differences (i.e. the number of chambers in the outer whorl, the width of the umbilical area, and size and spacing of pores) used to distinguish Blowiella from Globigerinelloides cannot, in our opinion, be used in discriminating genera, but can only be applied at species level. The small, few-chambered species of the genus Globigerinelloides retained here are Globigerinelloides blowi(Bolli), Globigerinelloides duboisi (Chevalier), Globigerinelloides maridalensis (Bolli), and Globigerinelloides paragottisi sp. nov. (=Globigerinelloides gottisi auctorum). Stratigraphically, in the sections studied Globigerinelloides blowi and Globigerinelloides paragottisi sp. nov. are first recorded from the mid-Upper Barremian in the Cismon core and Calabianca section, while rare individuals belonging to Globigerinelloides maridalensis and Globigerinelloide duboisi occur intermittently from the Barremian/Aptian boundary and from the Lower Aptian, respectively. All of these taxa become more frequent and abundant just above the Selli Level (OAE1a, Lower Aptian), within the Leupoldina cabri Zone (Upper Aptian). Based on the DSDP Site 545 succession, all four globigerinelloidid taxa range up to the Ticinella bejaouaensis Zone (uppermost Aptian), with Globigerinelloides maridalensis disappearing at the base of the zone, followed in close succession by the disappearance of G. blowi, G. paragottisi and finally G. duboisi.

Pollen, DNA and Vegetation records from surface sediments of lacustrine lakes along a forest tundra - tundra transect at the Taymyr peninsula, northern Siberia

Reliable information of past vegetation changes are important to project future changes, especially for areas undergoing rapid transitioning such as the boreal treeline. The application of detailed sedDNA records has the potential to enhance our understanding of vegetation changes gained mainly from pollen studies of lake sediments. This study investigates sedDNA and pollen records from 31 lakes along a gradient of increasing larch forest cover in northern Siberia (Taymyr Peninsula) and compares them with vegetation field surveys within the lake's catchment. With respect to vegetation richness, sedDNA recorded 114 taxa, about half of them to species level, while pollen analyses identified 43 pollen taxa. Both approaches exceed the 31 taxa revealed by vegetation field surveys of 400 m**2 plots. From north to south, Larix percentages increase, as is consistently recorded by all three methods. Furthermore, tundra sites are separated from forested sites in the plots of the principal component analyses. Comparison of ordination results by Procrustes and Protest analyses yields a significant fit among all compared pairs of records. Despite the overall comparability of sedDNA and pollen analyses certain idiosyncrasies in the compositional signal are observed, such as high percentages of Alnus and Betula in all pollen spectra and high percentages of Salix in all sedDNA spectra. In conclusion, our results from the treeline show that sedDNA analyses perform better than pollen in recording site-specific richness (i.e. presence/absence of certain vegetation taxa in the direct vicinity of the lake) and perform as good as pollen in tracing regional vegetation composition.

Marine fungi from the Northwest African upwelling areas and from the Atlantic off Portugal

Quantitative data on lower marine Phycomycetes (fungi) found in the upwelling waters off the West African coast during cruises No. 13 (1968), 19 (1970), 36 (1975) and 44 (1977) of R.V. "Meteor" are reported. The distribution of the total fungi numbers is presented and, as far as possible, the evaluation of the material up to species level is given. Several provisionally named forms and groups of morphologically related, undescribed fungi are included. A correlation between the number of fungi in sediments and the water depth and distance from the coast line is postulated. There are typical distributions of the lower marine fungi in water bodies and sediments. Different values within replicates of the stations in different years show that there is a sequence in development of fungal populations induced by changes in the water bodies. Surface water far from the coast has low numbers of fungi; numbers increase to a maximum nearer to the coast. In the vicinity of the coast the values decrease. The numbers of fungi in the deep sediments are low below 1,200 m. However, there are isolated areas of higher fungal activities, indicated by some deeper grab samples. During two cruises, the "overlying water" in the grab samples was investigated. It was evident that the numbers of fungi lost by stirring of the sediment when the grab was brought up to the surface were small, relatively and absolutely. The seamount "Josephine Bank" has been investigated for the first time with respect to lower marine fungi; the populations are low in the sediments, but one sample of the surface water had a higher number than the water in the surroundings. In some hydrographic series there was a peculiar depth distribution. An increase occurred at a depth greater than 1,000 m. The results are discussed and some correlations to the aging of the fungal populations in the water masses are constructed.

Results of an in situ stable isotope labeling study in intertidal sediment

We report the results of an in situ tracer experiment in an intertidal sediment, where bacterial carbon was tagged with stable carbon-isotope label, after the injection of 13C-glucose. The appearance of label in bacteria (based on label incorporation in bacteria-specific, phospholipid-derived fatty acids) and subsequent transfer to meiobenthos (group level) and macrobenthos (species level) was followed for 36 days. The label dynamics of benthic taxa were either fitted with a simple-isotope model or evaluated against enrichment in bacteria, to derive the importance of bacterially derived carbon for the meiobenthos and macrobenthos. Although selective uptake of bacteria was evident, as 2.4 times more bacterial carbon was grazed as expected from indiscriminate feeding, bacterial carbon accounted on average for only 0.08 and 0.11 of the carbon requirements of meiobenthic and macrobenthic taxa, respectively. Additionally, the contribution of bacterial carbon to total carbon requirements did not depend on the living/feeding depth in the sediment or organism size (evaluated over a size range of four orders of magnitude). The observed overall low contribution of bacterial carbon implies that most intertidal benthic fauna depend primarily on other carbon resources that may assert a stronger control on the structure of intertidal-sediment communities.

Sea surface temperature and stable isotopes from 9 cores of the Northeastern Atlantic

Temporal and spatial patterns in eastern North Atlantic sea-surface temperatures (SST) were reconstructed for marine isotope stage (MIS) 11c using a submeridional transect of five sediment cores. The SST reconstructions are based on planktic foraminiferal abundances and alkenone indices, and are supported by benthic and planktic stable isotope measurements, as well as by ice-rafted debris content in polar and middle latitudes. Additionally, the larger-scale dynamics of the precipitation regime over northern Africa and the western Mediterranean region was evaluated from iron concentrations in marine sediments off NW Africa and planktic d13C in combination with analysis of planktic foraminiferal abundances down to the species level in the Mediterranean Sea. Compared to the modern situation, it is revealed that during entire MIS 11c sensu stricto (ss), i.e., between 420 and 398 ka according to our age models, a cold SST anomaly in the Nordic seas co-existed with a warm SST anomaly in the middle latitudes and the subtropics, resulting in steeper meridional SST gradients than during the Holocene. Such a SST pattern correlates well with a prevalence of a negative mode of the modern North Atlantic Oscillation. We suggest that our scenario might partly explain the longer duration of wet conditions in the northern Africa during MIS 11c compared to the Holocene.

The rise of modern mammalian faunas: tempo and mode of faunal turnover in western Montana during the Oligocene

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06