Manejo ganadero y restauración de ambientes montanos en relación a la biodiversidad, el suelo y la producción de agua. Livestock management and ecological restoration of mountain environments in relation to biodiversity, soil and water production.

Las áreas montanas brindan numerosos bienes y servicios a la humanidad cómo la provisión de agua. Asimismo, albergan una biota muy diversa y existe en ellas una actividad económica de considerable importancia centrada en la ganadería. En algunos casos las actividades asociadas a la ganadería pueden modificar los ecosistemas montanos y los bienes y servicios que brindan de forma drástica. Esto se debe a los cambios en la vegetación, y la pérdida y compactación de los suelos, que tiene repercusiones en la cantidad de agua captada, evapotranspirada y almacenada. También tiene repercusiones sobre la biodiversidad, tanto positivas como negativas. Aquí nos propusimos investigar cómo los cambios en la cobertura vegetal producidos por cuatro siglos de uso ganadero en el piso superior de las Sierras de Córdoba (Centro Argentino) han afectado a atributos del ecosistema como la diversidad vegetal, la integridad de los suelos y la capacidad de proveer agua a la población humana. A su vez, nos propusimos estudiar en detalle cómo las distintas opciones actuales de manejo pueden afectar a la cobertura vegetal y por ende a los atributos del ecosistema. De este modo, esperamos: (1) poder desarrollar un modelo espacialmente explícito que permita predecir la evolución del ecosistema ante distintos escenarios de manejo. (2) Más a largo plazo determinar los costos y los beneficios de los distintos manejos, en términos de la conservación de la biodiversidad, los suelos y la provisión de agua. El área de estudio cuenta un Sistema de Información Geográfica muy completo que incluye numerosas capas de información (vegetación, topografía, casas y caminos y otras). Además, existe en el área un Parque Nacional, con potreros bajo distintos manejos ganaderos (exclusión, cargas ganaderas moderadas continuas y estacionales), y una zona con herbivoría nativa de guanacos, que fueron reintroducidos recientemente en el Parque. Fuera del Parque, hay establecimientos con ganadería tradicional, con cargas ganaderas altas; así como un área donde se ha realizado una restauración modelo mediante reforestación y revegetación de zonas erosionadas. Estos escenarios representan una oportunidad muy especial para realizar estudios comparativos de la evolución de la fisonomía, composición florística, diversidad vegetal, integridad del suelo (erosión, tasa de infiltración, contenido de agua a lo largo del año) y el caudal de los arroyos en la estación seca. En este proyecto proponemos seguir con mediciones de la evolución de la vegetación bajo los distintos escenarios y seguir averiguando métodos de restauración de la vegetación. Además, proponemos empezar a realizar mediciones relacionadas al valor de los distintos tipos de cobertura vegetal, resultado de cuatro siglos de historia de disturbio, sobre la diversidad y los recursos hídricos. Por otro lado, realizaremos mediciones ecofisiológicas en las especies dominantes, para comprender sus efectos sobre el ciclo del agua.

Regulación transcripcional y relación entre estructura y función de proteínas relacionadas con el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa. Transcriptional regulation and relationship between structure and function of proteins related with the choline metabolism in Pseudomonas aeruginosa.

El objetivo general de este proyecto es dilucidar los mecanismos de acción a nivel molecular de enzimas y proteínas involucradas en el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa, con énfasis en la identificación de residuos aminoacídicos críticos y regulación de la expresión de los genes en estudio. Los objetivos específicos que se palntean involucran abordajes bioquímicos y moleculares y serán llevados a cabo mediante técnicas de biología molecular y bioquímica (mutación sitio-dirigida, deleción génica, expresión y purificación de proteínas, fusión transcripcional a genes reporteros, etc). Planteo de hipótesis: las proteínas que se inducen por colina (fosforilcolina fosfatasa (PchP), fosfolipasa C (PlcH), acetilcolinestera (AchE), proteínas periplásmicas unidoras de colina (PUch) podrían compartir: a) una organización génica y responder a la regulación por proteínas regulatorias o a factores ambientales de manera similar; b) residuos aminoacídicos conservados que intervengan en la unión o interacción con diferentes ligandos, principalmente, colina. Para ello, se plantean los siguientes Objetivos Específicos: 1) identificar las zonas promotoras de los genes que codifican para PchP, PlcH, AchE y PUch, a fin de localizar posibles sitios de unión a proteínas reguladoras y los factores ambientales que afectan la actividad promotora. 2) determinar en las proteínas mencionadas los residuos aminoacídicos de importancia involucrados en la catálisis y en la interacción con ligandos, principalmente en la unión a compuestos de alquilamonio; 3) Se iniciarán estudios que demuestren la relación entre la inducción por colina de varios factores de patogenicidad la virulencia del microorganismo, empleando mutantes simples o múltiples en estos factores y como modelo de patogenicidad el nematodo C. elegans. A partir de los resultados obtenidos se pretende tener un conocimiento profundo sobre la regulación molecular y bioquímica de varias enzimas comprometidas en la patología que produce P. aeruginosa. Esto más el conocimiento de la fisiología de este microorganismo abre el camino para la búsqueda de posibles blancos de acción de drogas. Por otro lado, se espera tener un conocimiento integral sobre la regulación de la expresión de las actividades enzimáticas relacionadas con el metabolismo de colina y la respuesta de P. aeruginosa ante la presencia de compuestos de alquilamonio utilizados como nutrientes. Se espera conocer el papel que desempeña cada uno de los sitios de unión a los diferentes ligandos para el funcionamiento y control de las enzimas mencionadas y explicar el comportamiento diferencial de las enzimas frente a distintos sustratos y otros ligandos. El conocimiento de los sitios de unión a compuestos de alquilamonio permitirá encontrar esos dominios en diferentes proteínas del género Pseudomonas y otras bacterias Gram negativas. Desde el punto de vista evolutivo, se podrá comparar la similitud de los sitios de unión a colina entre proteínas de organismos eucariotas con procariotas (ej. PUch de bacterias Gram positivas, transportadores de colina, proteína C reactiva, AchE de eucariotas contra las encontradas en bacterias del género Pseudomonas, fosfolipasas A, C o D, etc.). Este proyecto permitirá concretar al menos dos tesis doctorales (Sanchez, Otero) más varios trabajos finales de grado (tesinas) que son y serán realizados por alumnos de la carrera de Microbiología en la UNRC. Les permitirá a los doctorandos y a los alumnos de grado adquirir una formación bastante integral ya que utilizarán herramientas de la fisiología general bacteriana, de la bioquímica clásica, de la biología molecular y de la bioinformática.

Regulación de la función de macrófagos por Cryptococcus neoformans y Cryptococcus gattii y su participación en la generación de la inmunidad adaptativa antifúngica. Regulation of macrophage function by Cryptococcus neoformans and Cryptococcus gattii and their role in the antifungal adaptative immunity.

La criptococosis es causada por la inhalación de levaduras encapsuladas de Cryptococcus neoformans o Cryptococcus gattii. Representa una de las tres infecciones graves por oportunistas en pacientes con SIDA y existe aproximadamente un 6 por ciento de incidencia de criptococosis clínica en pacientes con transplante de órganos sólidos. Estas dos especies difieren la fisiopatogenia durante la infección. El factor de virulencia principal de Cryptococcus sp. es la presencia del polisacárido capsular, glucuronoxilomanano (GXM), de alto peso molecular, que es continuamente secretado por las levaduras. Los macrófagos son células centrales en la respuesta innata al hongo, los cuales deben ser activados por linfocitos T helper 1 para un eficiente control de la infección. Sin embargo, estas células también son suceptibles al parasitismo intracelular, permitiendo la infección persistente y la diseminación a sitios extrapulmonares. Este proyecto propone investigar la capacidad de levaduras de C. neoformans, C. gattii y de los polisacáridos capsulares para modular la respuesta proinflamatoria de los macrófagos. Queremos estudiar si el tratamiento de macrófagos con levaduras o polisacárido puede inducir perfiles supresores de la respuesta protectiva T helper 1, tales como linfocitos T helper 2 o T reguladores, favoreciendo la sobrevida intracelular del hongo. Además, pensamos que C. neoformans o C. gattii podrían inducir un activación diferencial de macrófagos lo que condicionaría la respuesta adaptativa, lo que podría explicar las diferencias en la fisiopatogenia de estas dos especies. Procedimientos experimentales -Microorganismos y obtención de GXM: se trabajará con C. neoformans variedad grubii, cepa ATCC 62067 y C. gattii serotipo B, cepa NIH112B. Se obtendrán polisacáridos capsulares (GXM) de C. neoformans y C. gattii por precipitación con etanol y y acomplejamiento selectivo con CTAB. - Obtención de macrófagos murinos y cultivos celulares: se obtendrán macrófagos por lavados peritoneales y/o alveolares de ratones BALB/c. Los macrófagos se cultivarán por 24 h en ausencia o presencia de levaduras muertas o vivas (sin opsonizar u opsonizadas) de C. neoformans o C. gattii o en presencia de GXM purificado. -Objetivo 1. Estudio de la modulación de las propiedades proinflamatorias de Mac: en sobrenadantes de los cultivos se medirán las citoquinas por ELISA de captura y en lisados celulares, la expresión de las enzimas (iNOS, arginasa, IDO) por western blot. Se analizará por citometría de flujo la expresión de MCHII y moléculas CD80, CD86, CD40, CTLA-4. -Objetivo 2. Estudios in vitro de la capacidad de macrófagos tratados con levaduras o GXM para inducir linfocitos Th1, Th2 o Treg: los macrófagos preincubados con GXM o levaduras, se incubarán con linfocitos autólogos estimulados con anti-CD3. Se medirá la proliferación celular y el perfil de citoquinas por citomtría de flujo. Células T CD4+ CD25- serán purificadas de suspenciones esplénicas de ratones normales. Luego las células serán incubadas con macrófagos (sin tratar o tratados con levaduras o GXM) y estimulados con anti-CD3. Se analizará la proliferación celular con CFSE y expresión de CD4, CD25 y Foxp3 . - Objetivo 3. Estudios in vivo de la capacidad de levaduras o GXM para inducir linfocitos Th1, Th2 o Treg . Rol de los macrófagos in vivo: Los ratones serán inyectados con 100000 levaduras o con 200 µg de GXM puro vía endovenosa y luego de 7, 14, 30 y 40 días se evaluarán las poblaciones celulares de bazo, por citometría de flujo usando marcaciones simultáneas para CD4, CD8, CD25, Foxp3 y citoquinas intracelulares. Para investigar la participación in vivo de los macrófagos, se depletaran estas células inyectando los animales con PBS-liposomas o clodronato (DMDP)-liposomas por vía endovenosa o inhalatoria (200- 300 µl por ratón). Luego de 24 h, los animales se infectarán con levaduras o inocularán con GXM y se evaluarán los perfiles de células T esplénicos o de nódulos linfaticos.

Células dendríticas y su funcionamiento durante el envejecimiento. Efecto of aging on the function of dendritic cells.

La inmunosenescencia es definida como el estado de desregulación de la función inmune, que contribuye a la morbilidad y mortalidad debida a una mayor incidencia o reactivación de enfermedades infecciosas y de fenómenos autoinmunes y cáncer. Durante el envejecimiento hay un decaimiento de la función del sistema inmune. Aunque está bien documentada la declinación de la función de las células T en individuos envejecidos, es escasa la información disponible acerca de cómo el envejecimiento afecta a las células dendríticas (DCs) y en particular a su rol en la activación de linfocitos T CD4+ y CD8+. Nuestra hipótesis es que las células dendríticas juegan un rol importante en la desregulación de la función inmune observada durante el envejecimiento. Por ello, el Objetivo General de este proyecto es caracterizar el estado funcional de las células dendriticas en ratones envejecidos y su contribución a las alteraciones del sistema inmune durante el envejecimiento. Para ello, estudiaremos la composición y estado de activación de las DCs de los órganos linfáticos y tejidos periféricos de ratones envejecidos, y su capacidad para ser activadas in vitro e in vivo por diferentes ligandos de los receptores tipo Toll (TLR). Además, estudiaremos la capacidad in vitro, ex vivo e in vivo de las DCs de ratones envejecidas para capturar, procesar y presentar antígenos a linfocitos T CD4+ y CD8+ y finalmente la capacidad de las DCs de ratones envejecidos para montar una respuesta mediada por linfocitos T CD4+ y CD8+. Para ello, luego de transferir DCs de ratones envejecidos cargadas con antígeno a animales jóvenes vírgenes, evaluaremos la respuesta T CD4 y CD8 en los animales receptores frente a dicho antígeno. Basado en nuestra trayectoria en la inmunogerontología experimental, creemos que con este proyecto podremos obtener información que permitirá abordar el estudio del efecto del envejecimiento sobre el sistema inmune desde una nueva perspectiva, para en un futuro poder extender el mismo estudio en seres humanos y así desarrollar modelos más eficientes de inmunoterapia en individuos envejecidos.

Estrategias reproductivas de lagartos del género tupinambis en distintos contextos ecológicos de la Provincia de Córdoba. Reproductive strategies of lizards of genus tupinambis in different ecological contexts of the Cordoba province.

Los caracteres de historia de vida son sensibles a la variación histórica o actual de los factores ambientales. Estudiar dicha variabilidad mediante la realización de estudios comparativos permite obtener evidencias sobre las causas de la evolución de ciertos caracteres. Los lagartos son excelentes modelos para el estudio de selección sexual y evolución del comportamiento social y reproductivo debido a que su relativa baja dispersión podría tener consecuencias evolutivas profundas en el desarrollo de distintas estrategias, ya que las poblaciones, al encontrarse más aisladas, podrían verse influenciadas por las fuerzas selectivas locales, mostrando una alta heterogeneidad espacial y temporal. Por eso nos propusimos realizar este trabajo para evaluar si existen diferentes estrategias reproductivas en los lagartos del género Tupinambis en distintos contextos ecológicos de la provincia de Córdoba. Para ello analizaremos distintas características de la historia de vida en poblaciones de estas especies tales como estructura de tamaño, sexo operativo, frecuencia reproductiva, tamaño de camada, condición corporal reproductiva, tamaño de madurez sexual, características espermáticas, elección de sitios de nidificación, etc. Además analizaremos la estructura genética de las poblaciones para inferir procesos demográficos históricos y patrones actuales de flujo génico y conectividad. The life history traits are sensitive to historical or current variation of environmental factors. Studying this variability by performing comparative studies allows obtaining evidence on the causes of the evolution of certain characters. Lizards are excellent models for studying sexual selection and evolution of social and reproductive behavior because their relatively low dispersal capabilities could have profound evolutionary consequences in the development of different strategies, since isolated populations may be stronger influenced by local selective forces, showing a high spatial and temporal heterogeneity. We decided to perform this study to assess whether there are different reproductive strategies in lizards of the genus Tupinambis in different ecological contexts of the Cordoba province. We will analyze different life history traits in populations of these species such as size structure, operational sex ratio, reproductive frequency, litter size, body condition, size at sexual maturity, sperm characteristics, choice of nesting sites, etc.. We also analyzed the genetic structure of populations to infer historical demographic processes and current patterns of gene flow and connectivity.

The assessment, management and ecological significance of Irish hedgerows

The vast network of hedges in Ireland provide habitats of great importance to the wildlife of the country, yet surprisingly enough, only very limited survey work has been carried out on our hedgerows in the past. Now with the implementation of the new Rural Environmental Protection Scheme, farmers will be paid to manage their hedgerows in such a way as to make them into increasingly attractive wildlife habitats. However, hedgerow management expertise seems to be somewhat lacking in Ireland and we must draw upon the knowledge of our neighbours in the E.U. where quite an amount of research has been carried out on this subject. The aim of this study is to present the relevant aspects of the research for the benefit of the people who will be involved in the administration of the Rural Environmental Protection Scheme and to anyone else involved in hedgerow management.

Investigation into the potential for establishing a self-sustainable wetland ecosystem over pyritic mine tailings

Research was conducted to investigate the potential for ecologically engineering a sustainable wetland ecosystem over pyritic mine tailings to prevent the generation of acid mine drainage. Ecological engineering is technology with the primary goal being the creation of self-sustainable ecological systems. Work involved the design and construction of a pilot-scale wetland system comprising three wetland cells, each covering 100 m2. Approximately forty tonnes of pyritic mine tailings were deposited on the base of the first cell above a synthetic liner, covered with peat, flooded and planted with emergent wetland macrophytes Typha latifolia, Phragmites australis, and Juncus effusus. The second cell was constructed as a conventional free water surface wetland, planted identically, and used as a reference wetland/experimental control. Wetland monitoring to determine long-term sustainability focused on indicators of ecosystem health including ecological, hydrological, physico-chemical, geochemical, and biotic metrics. An integrated assessment was conducted that involved field ecology in addition to ecological risk assessment. The objective of the field ecology study was to use vegetative parameters as ecological indicators for documenting wetlands success or degradation. The goal of the risk assessment was to determine if heavy-metal contamination of the wetland sediments occurred through metal mobilisation from the underlying tailings, and to evaluate if subsequent water column chemistry and biotic metal concentrations were significantly correlated with adverse wetland ecosystem impacts. Data were used to assess heavy metal bioavailability within the system as a function of metal speciation in the wetland sediments. Results indicate hydrology is the most important variable in the design and establishment of the tailings wetland and suggest a wetland cover is an ecologically viable alternative for pyritic tailings which are feasible to flood. Ecological data indicate that in terms of species richness and diversity, the tailings-wetland was exhibiting the ecological characteristics of natural wetlands within two years. Ata indicate that pH and conductivity in the tailings-wetland were not adversely impacted by the acid-generating potential or sulphate concentration of the tailings substrate and its porewater. Similarly, no enhanced seasonal impacts from sulphate or metals in the water column, nor adverse impacts on the final water quality of the outflows, were detected. Mean total metal concentrations in the sediments of the tailings-wetland indicate no significant adverse mobilisation of metals into the peat substrate from the tailings. Correlation analyses indicate a general increase in sediment metal concentration in this wetland with increasing water depth and pH, and a corresponding decrease in the metal concentrations of the water column. Sediment extractions also showed enrichment of Cd, Fe, Pb and Zn in the oxidisable fraction (including sulphides and organic matter) of the tailings-wetland sediments. These data suggest that adsorption and coprecipitation of metals is occurring from the water column of the tailings wetland with organic material at increasing depths under reducing conditions. The long-term control of metal bioavailability in the tailings wetland will likely be related to the presence and continual build-up of organic carbon binding sites in the developing wetland above the tailings. Metal speciation including free-metal ion concentration and the impact of physico-chemical parameters particularly pH and organic matter, were investigated to assess ecotoxicological risk. Results indicate that potentially bioavailable metals (the sum of the exchangeable and reducible fractions) within the tailings wetland are similar to values cited for natural wetlands. Estimated free-metal ion concentrations calculated from geochemical regression models indicate lower free-metal ion concentrations of Cd in the tailings wetland than natural wetlands and slightly higher free-metal ion concentrations of Pb and Zn. Increased concentrations of metals in roots, rhizomes and stems of emergent macrophytes did not occur in the tailings wetland. Even though a substantial number of Typha latifolia plants were found rooting directly into tailings, elevated metals were not found in these plant tissues. Phragmites also did not exhibit elevated metal concentrations in any plant tissues. Typha and Phragmites populations appear to be exhibiting metal-tolerant behaviour. The chemistry of the water column and sediments in Silvermines wetland were also investigated and were much more indicative of a wetland system impacted by heavy metal contamination than the tailings-wetland. Mean Dc, Fe, Mn, Pb and Zn concentrations in the water column and sediments of Silvermines wetlands were substantially higher than in the pilot wetlands and closely approximate concentrations in these matrices contaminated with metals from mining. In addition, mean sulphate concentration in Silvermines wetland was substantially higher and is closer to sulphate concentrations in waters associated with mining. Potentially bioavailable metals were substantially elevated in Silvermines wetland in comparison to the pilot wetlands and higher than those calculated for natural rive sediments. However, Fe oxy-hydroxide concentrations in Silvermines sediments are also much higher than in the pilot wetlands and this significantly impacts the concentration of free-metal ions in the sediment porewater. The free-metal ion concentrations for Pb and Zn indicate that Silvermines wetland is retaining metals and acting as a treatment wetland for drainage emanating from Silvermines tailings dam.

Objective function based fuzzy clustering in air traffic management

Data analysis, fuzzy clustering, fuzzy rules, air traffic management