Modeling the Emergence of Social Structure from a Phylogenetic Point of View

Based on provious (Hemelrijk 1998; Puga-González, Hildenbrant & Hemelrijk 2009), we have developed an agent-based model and software, called A-KinGDom, which allows us to simulate the emergence of the social structure in a group of non-human primates. The model includes dominance and affiliative interactions and incorporate s two main innovations (preliminary dominance interactions and a kinship factor), which allow us to define four different attack and affiliative strategies. In accordance with these strategies, we compared the data obtained under four simulation conditions with the results obtained in a provious study (Dolado & Beltran 2012) involving empirical observations of a captive group of mangabeys (Cercocebus torquatus)

Minimal requirements for parameters to be used for the development of predictive models for microbial source tracking. The example of the pair somatic coliphages and phages infecting Bacteroides

Several methods and approaches for measuring parameters to determine fecal sources of pollution in water have been developed in recent years. No single microbial or chemical parameter has proved sufficient to determine the source of fecal pollution. Combinations of parameters involving at least one discriminating indicator and one universal fecal indicator offer the most promising solutions for qualitative and quantitative analyses. The universal (nondiscriminating) fecal indicator provides quantitative information regarding the fecal load. The discriminating indicator contributes to the identification of a specific source. The relative values of the parameters derived from both kinds of indicators could provide information regarding the contribution to the total fecal load from each origin. It is also essential that both parameters characteristically persist in the environment for similar periods. Numerical analysis, such as inductive learning methods, could be used to select the most suitable and the lowest number of parameters to develop predictive models. These combinations of parameters provide information on factors affecting the models, such as dilution, specific types of animal source, persistence of microbial tracers, and complex mixtures from different sources. The combined use of the enumeration of somatic coliphages and the enumeration of Bacteroides-phages using different host specific strains (one from humans and another from pigs), both selected using the suggested approach, provides a feasible model for quantitative and qualitative analyses of fecal source identification.

L'adopció internacional amb nens de Nepal: estudi amb el test projectiu Pota Negra

A Espanya i, especialment a Catalunya, la primera dècada del segle xxi ha estat marcada per un increment excepcional de les adopcions internacionals, configurant així un nou model de famílies i una nova realitat social. Des de la perspectiva de salut mental, s’inicia ara una etapa postadoptiva molt necessitada d’investigacions teòriques i empíriques. Amb aquest treball, volem apropar-nos a la realitat interna del nen adoptat, utilitzant el Test Projectiu temàtic Pota Negra (Corman 1961) i conèixer així les repercussions que té, en el seu desenvolupament emocional, el fet d’ésser un nen adoptat. L’estudi es realitza amb una mostra de 10 nens (5 nenes i 5 nens) d’edats compreses entre 6 i 12 anys, que formen part del grup de nens d’adopció internacional d’Espanya (país d’origen: Nepal). En els criteris d’inclusió per als nens, a més de l’edat i el país ja citats, hi ha també el de fer més de dos anys que s’hagi realitzat l’adopció. El criteri d’inclusió, per a les famílies, és no tenir fills biològics, és a dir, només tenir fills adoptius. Els resultats mostren que les variables afectives pròpies de l’adopció dificulten el desenvolupament emocional. Però, igual que en els altres àmbits, el nen adoptat necessitarà més temps, i possiblement suports específics, per a culminar la seva evolució. D’altra banda, es constata que l’ús de Tècniques Projectives facilita el coneixement del món intern del nen adoptat, possibilitant així una anàlisi holística i global de la persona.

Individual-based modelling and simulation: towards a better understanding of growth dynamics from small inocula

Postprint (published version)

Análisis y desarrollo de métodos para la detección de apneas en electrocardiograma

El proyecto nace de la necesidad de ofrecer un método de análisis de apneas por somnolencia que pueda ser utilizado con señales biológicas adquiridas sin contacto, como por ejemplo el ECG. Obtener señales biológicas con sensores sin contacto es muy importante en la monitorización de conductores, ya que la somnolencia al volante es una de las causas de accidente de tráfico más frecuentes, según el último estudio de la DGT. La apnea es un indicador de que el usuario tiene síntomas de cansancio y por ello, en este proyecto, se hace un estudio de variabilidad de señales derivadas del ECG para detectar zonas de fatiga y después caracterización morfológica de la apnea para localizarlas en las regiones de fatiga.

Modelització de l'estació depuradora d'aigües residuals de Granollers

Aquest projecte s’emmarca dins els sistemes de sanejament i forma part del projecte GEISTTAR finançat pel Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) (CTM2011-27163) liderat per la investigadora Maite Pijuan, el qual te l’objectiu d’estudiar la formació de gasos d’efecte hivernacle que es produeixen en Estacions Depuradores d’Aigües Residuals (EDARs), concretament en el reactor biològic. Una tasca dins el projecte, liderada per l’investigador Lluís Corominas, és la modelització de processos biològics en l’EDAR de Granollers per ajudar a entendre els mecanismes de degradació de matèria orgànica i nitrogen. Aquest treball estableix les bases per poder realitzar aquesta modelització en estat estacionari, seguint els passos proposats pel Good Modelling Practice (GMP) Task Group de la IWA. Els objectius específics que es proposen són l’anàlisi i estudi dels resultats del test de traçadors realitzat per l’Institut Català de Recerca de l’Aigua (ICRA) i realitzar una bona recopilació de dades sobre l’EDAR de Granollers per facilitar els estudis posteriors a aquest projecte.

Revegetació de talussos d'una explotació carbonífera mitjançant materials de rebuig

En aquest treball s'avalua la rehabilitació dels talussos d'una explotació minera carbonífera utilitzant materials de rebuig de la pròpia explotació i provinents d'activitats ramaderes (purins de porc) o urbanes (llots de depuradora), en un ambient àrid del Baix Segre. Les variables analitzades foren el tipus i recobriment vegetals, la penetromia i la salinitat del substrat, i la salinitat, els nitrats i els sediments dels efluents. Els resultats indiquen que és possible rehabilitar els runams en aquests medis, assolint recobriments vegetals fins al 50 % sense que se'n derivin efectes ambientals negatius importants. Taxes altes puntuals d'erosió poden controlar-se amb un disseny adient dels talussos. L'aplicació superficial de purí no té efectes antiencrostants. La moderada salinitat dels substrats condiciona l'establiment de vegetació halòfila.

Steady-state global optimization of metabolic non-linear dynamic models through recasting into power-law canonical models

Background: Design of newly engineered microbial strains for biotechnological purposes would greatly benefit from the development of realistic mathematical models for the processes to be optimized. Such models can then be analyzed and, with the development and application of appropriate optimization techniques, one could identify the modifications that need to be made to the organism in order to achieve the desired biotechnological goal. As appropriate models to perform such an analysis are necessarily non-linear and typically non-convex, finding their global optimum is a challenging task. Canonical modeling techniques, such as Generalized Mass Action (GMA) models based on the power-law formalism, offer a possible solution to this problem because they have a mathematical structure that enables the development of specific algorithms for global optimization. Results: Based on the GMA canonical representation, we have developed in previous works a highly efficient optimization algorithm and a set of related strategies for understanding the evolution of adaptive responses in cellular metabolism. Here, we explore the possibility of recasting kinetic non-linear models into an equivalent GMA model, so that global optimization on the recast GMA model can be performed. With this technique, optimization is greatly facilitated and the results are transposable to the original non-linear problem. This procedure is straightforward for a particular class of non-linear models known as Saturable and Cooperative (SC) models that extend the power-law formalism to deal with saturation and cooperativity. Conclusions: Our results show that recasting non-linear kinetic models into GMA models is indeed an appropriate strategy that helps overcoming some of the numerical difficulties that arise during the global optimization task.

Identifying the preferred subset of enzymatic profiles in nonlinear kinetic metabolic models via multiobjective global optimization and pareto filters

Optimization models in metabolic engineering and systems biology focus typically on optimizing a unique criterion, usually the synthesis rate of a metabolite of interest or the rate of growth. Connectivity and non-linear regulatory effects, however, make it necessary to consider multiple objectives in order to identify useful strategies that balance out different metabolic issues. This is a fundamental aspect, as optimization of maximum yield in a given condition may involve unrealistic values in other key processes. Due to the difficulties associated with detailed non-linear models, analysis using stoichiometric descriptions and linear optimization methods have become rather popular in systems biology. However, despite being useful, these approaches fail in capturing the intrinsic nonlinear nature of the underlying metabolic systems and the regulatory signals involved. Targeting more complex biological systems requires the application of global optimization methods to non-linear representations. In this work we address the multi-objective global optimization of metabolic networks that are described by a special class of models based on the power-law formalism: the generalized mass action (GMA) representation. Our goal is to develop global optimization methods capable of efficiently dealing with several biological criteria simultaneously. In order to overcome the numerical difficulties of dealing with multiple criteria in the optimization, we propose a heuristic approach based on the epsilon constraint method that reduces the computational burden of generating a set of Pareto optimal alternatives, each achieving a unique combination of objectives values. To facilitate the post-optimal analysis of these solutions and narrow down their number prior to being tested in the laboratory, we explore the use of Pareto filters that identify the preferred subset of enzymatic profiles. We demonstrate the usefulness of our approach by means of a case study that optimizes the ethanol production in the fermentation of Saccharomyces cerevisiae.

Ten years after the Prestige Oil Spill: seabird trophic ecology as indicator of long-term effects on the coastal marine ecosystem

Major oil spills can have long-term impacts since oil pollution does not only result in acute mortality of marine organisms, but also affects productivity levels, predator-prey dynamics, and damages habitats that support marine communities. However, despite the conservation implications of oil accidents, the monitoring and assessment of its lasting impacts still remains a difficult and daunting task. Here, we used European shags to evaluate the overall, lasting effects of the Prestige oil spill (2002) on the affected marine ecosystem. Using δ15N and Hg analysis, we trace temporal changes in feeding ecology potentially related to alterations of the food web due to the spill. Using climatic and oceanic data, we also investigate the influence of North Atlantic Oscillation (NAO) index, the sea surface temperature (SST) and the chlorophyll a (Chl a) on the observed changes. Analysis of δ15N and Hg concentrations revealed that after the Prestige oil spill, shag chicks abruptly switched their trophic level from a diet based on a high percentage of demersal-benthic fish to a higher proportion of pelagic/semi-pelagic species. There was no evidence that Chl a, SST and NAO reflected any particular changes or severity in environmental conditions for any year or season that may explain the sudden change observed in trophic level. Thus, this study highlighted an impact on the marine food web for at least three years. Our results provide the best evidence to date of the long-term consequences of the Prestige oil spill. They also show how, regardless of wider oceanographic variability, lasting impacts on predator-prey dynamics can be assessed using biochemical markers. This is particularly useful if larger scale and longer term monitoring of all trophic levels is unfeasible due to limited funding or high ecosystem complexity.

Estudi de la contaminacio atmosferica de la plana del camp de Tarragona (Catalunya) prenent els liquens com a bioindicadors

Se evalua la contaminación atmosférica de la llanura litoral del Camp de Tarragona (Cataluña) tomando como bioindicadores los líquens epífitos del algarrobo (Ceratonia Siliqua). Se caracterizan ochenta y cinco estaciones según diversos parámetros: índice de pureza atmosférica (IPA), recubrimiento medio global (RMG) y nombres de especies. La combinación de los datos obtenidos permite dividir el área estudiada en seis zonas de isocontaminación. Por otra parte, se clasifican 15 especies de líquenes y el alga Pleurococcus en función de su resistencia a la contaminación atmosférica.

Minimal requirements for parameters to be used for the development of predictive models for microbial source tracking. The example of the pair somatic coliphages and phages infecting Bacteroides

Several methods and approaches for measuring parameters to determine fecal sources of pollution in water have been developed in recent years. No single microbial or chemical parameter has proved sufficient to determine the source of fecal pollution. Combinations of parameters involving at least one discriminating indicator and one universal fecal indicator offer the most promising solutions for qualitative and quantitative analyses. The universal (nondiscriminating) fecal indicator provides quantitative information regarding the fecal load. The discriminating indicator contributes to the identification of a specific source. The relative values of the parameters derived from both kinds of indicators could provide information regarding the contribution to the total fecal load from each origin. It is also essential that both parameters characteristically persist in the environment for similar periods. Numerical analysis, such as inductive learning methods, could be used to select the most suitable and the lowest number of parameters to develop predictive models. These combinations of parameters provide information on factors affecting the models, such as dilution, specific types of animal source, persistence of microbial tracers, and complex mixtures from different sources. The combined use of the enumeration of somatic coliphages and the enumeration of Bacteroides-phages using different host specific strains (one from humans and another from pigs), both selected using the suggested approach, provides a feasible model for quantitative and qualitative analyses of fecal source identification.

Comparación de tres protocolos de muestreo de macroinvertebrados para determinar la calidad del agua.

Para la implementación de la Directiva Marco del Agua (DMA, Directiva 2000/60/CE) es necesario establecer un protocolo estandarizado de muestreo y análisis que sirve para la evaluación de la calidad biológica mediante la fauna bentónica. En este trabajo se ha llevado a cabo un estudio comparativo de diversos protocolos de macroinvertebrados que se utilizan en España y en Europa (AQEM, EPA, Gudalmed). Valorando los tres protocolos con una lista de 12 criterios, el protocolo Guadalmed se adecuan mejor a la mayoría de ellos, por lo que aparece como una herramienta eficaz en la determinación del estado ecológico

Identificació de nous gens que participen en la remodelació del sistema traqueal de Drosophila melanogaster

Un dels organismes model més utilitzats en experimentació genètica és la Drosophila melanogaster ja que la facilitat de manipulació genètica i la seva simplicitat permeten estudiar processos biològics amb múltiples aplicabilitats en diferents àmbits d’estudi com el desenvolupament embrionari i la morfogènesis. La morfogènesi es un dels esdeveniments més importants durant el desenvolupament embrionari que permet la formació dels diferent teixits i òrgans, i que depèn de l'expressió genètica i de l'activació i coordinació de diferents vies de senyalització. Entendre com es coordinen aquest processos es fonamental per conèixer com es forma un òrgan. Així, l’objectiu principal d’aquest Treball de Final de Grau és identificar nous gens implicats en la formació del sistema traqueal (el nostre òrgan model) mitjançant un mini-­‐cribratge funcional de gens que s’expressen en la tràquea, a més de generar eines per a l'estudi de la via de senyalització FGF/Bnl durant la remodelació del sistema traqueal mitjançant la tècnica de knock in. Per a dur-­‐ho a terme, amb el suport de la base de dades de Gens i Genomes de Drosophila melanogaster (mod-­‐ENCODE Tissue Expression Data) s’han seleccionat gens candidats expressats a la tràquea en estat larvari. Un cop identificats, s'ha estudiat la seva possible funció en el desenvolupament de les tràquees mitjançant el seu silenciament amb el sistema UAS-­‐Gal4. Així hem vist que Vein (CG10491), CG17098, No Ocelli (CG4491) i Peptidasa (CG4017) presenten diversos fenotips que afecten la formació dels traqueoblasts. També hem vist que Vein, lligand de la via EGF és necessari per a la proliferació i supervivència de les cèl·∙lules traqueals del sac aeri. Finalment s’ha iniciat la generació d'un knock in en el gen branchless (bnl). Per aquest motiu s'han amplificat les regions 5’ i 3’ de l’exó 2 del gen Bnl i s'ha iniciat la seva clonació dirigida al vector de destí pTV-­‐Cherry. Aquesta tècnica generarà eines que permetran entendre la funció del gen bnl durant la remodelació del sistema traqueal.

El mercuri s'ha triplicat als nostres oceans

L"ACTIVITAT INDUSTRIAL INCLOU PROCESSOS molt diversos que sovint generen productes potencialment contaminants, que s"han estat abocant al medi ambient amb més o menys control des de l"inici de la Revolució Industrial. Alguns d"aquests productes poden ser reciclats pels mateixos cicles naturals, geoquímics i biològics, però d"altres es van acumulant, com és el cas del mercuri. Un estudi publicat a la revista Nature, encapçalat per Carl H. Lamborg, de la Woods Hole Oceanographic Institution de Massachusetts, als EUA, indica que la quantitat de mercuri als oceans s"ha triplicat des de la Revolució Industrial i, malgrat que el nivell actual encara és raonablement lluny de ser considerat tòxic per a les persones, pot començar a alterar els ecosistemes marins. A més, com assenyalen els autors del treball, la capacitat dels oceans per dissoldre el mercuri acumulat es podria estar esgotant, la qual cosa implicaria que, si no es prenen mesures que evitin els abocaments incontrolats, el seu ritme de penetració dins els ecosistemes i, a la llarga, en l"alimentació humana, podria augmentar de manera exponencial.