Sex reversal: a fountain of youth for sex chromosomes?

Nonrecombining Y chromosomes are expected to degenerate through the progressive accumulation of deleterious mutations. In lower vertebrates, however, most species display homomorphic sex chromosomes. To address this, paradox I propose a role for sex reversal, which occasionally occurs in ectotherms due to the general dependence of physiological processes on temperature. Because sex-specific recombination patterns depend on phenotypic, rather than genotypic sex, homomorphic X and Y chromosomes are expected to recombine in sex-reversed females. These rare events should generate bursts of new Y haplotypes, which will be quickly sorted out by natural or sexual selection. By counteracting Muller's ratchet, this regular purge should prevent the evolutionary decay of Y chromosomes. I review empirical data supporting this suggestion, and propose further investigations for testing it.

L’envers du miroir: le verlan, une histoire d’ouf!

Des de ja fa uns quants anys existeix un fenomen lingüístic a França que encara avui dia no deixa de sorprendre ni de cridar l'atenció; es tracta d'una parla, o més aviat d’un argot que s’anomena verlan. El verlan, doncs, és un argot que troba el seu origen als barris marginals dels afores de les ciutats (les banlieues), i per la qual cosa s’associa normalment a la classe baixa i marginal d’aquestes. Així, aquest argot es va convertir en un autèntic “art del parlar” del sector juvenil del segle XX, el qual era utilitzat bàsicament per marcar una diferència de classe social i que els seu parlants es poguessin comunicar entre ells sense que ningú altre que no formés part del seu entorn pugui entendre el què deien. El verlan és un argot que es caracteritza per fer una inversió de les paraules, però tot i que sembli inventada, aquesta inversió de fonemes es fa segons unes regles i en funció del nombre de síl•labes del terme. Els mitjans de comunicació van contribuir molt en l’expansió d’aquest argot, però el moviment hip-hop va ser un dels principals mitjans d’expansió, ja que va "vulgaritzar" el verlan i va difondre’l a totes les capes de la societat a partir de les seves peculiars cançons. Així doncs, la pregunta que molts ens plantegem és la de si el verlan és realment una amenaça per al francès estàndard o no.

Genes, environment and sex : perspectives from ectothermic vertebrates

RESUMELes modèles classiques sur l'évolution des chromosomes sexuels supposent que des gènes sexe- antagonistes s'accumulent sur les chromosomes sexuels, entraînant ainsi l'apparition d'une région non- recombinante, qui se répand progressivement en favorisant l'accumulation de mutations délétères. En accord avec cette théorie, les chromosomes sexuels que l'on observe aujourd'hui chez les mammifères et les oiseaux sont considérablement différenciés. En revanche, chez la plupart des vertébrés ectothermes, les chromosomes sexuels sont indifférenciés et il existe une impressionnante diversité de mécanismes de détermination du sexe. Au cours de cette thèse, j'ai étudié l'évolution des chromosomes sexuels chez les vertébrés ectothermes, en outre pour mieux comprendre ce contraste avec les vertébrés endothermes. L'hypothèse « high-turnover » postule que les chromosomes sexuels sont remplacés régulièrement à partir d'autosomes afin d'éviter leur dégénérescence. L'hypothèse « fountain-of-youth » propose que la recombinaison entre le chromosome X et le chromosome Y au sein de femelles XY empêche la dégénérescence. Les résultats de ma thèse, basés sur des études théoriques et empiriques, suggèrent que les deux processus peuvent être entraînés par l'environnement et ainsi jouent un rôle important dans l'évolution des chromosomes sexuels chez les vertébrés ectothermes.SUMMARYClassical models of sex-chromosome evolution assume that sexually antagonistic genes accumulate on sex chromosomes leading to a non-recombining region, which progressively expands and favors the accumulation of deleterious mutations. Concordant with this theory, sex chromosomes in extant mammals and birds are considerably differentiated. In most ectothermic vertebrates, such as frogs, however, sex chromosomes are undifferentiated and a striking diversity of sex determination systems is observed. This thesis was aimed to investigate this apparent contrast of sex chromosome evolution between endothermic and ectothermic vertebrates. The "high-turnover" hypothesis holds that sex chromosomes arose regularly from autosomes preventing decay. The "fountain-of-youth" hypothesis posits that sex chromosomes undergo episodic X-Y recombination in sex-reversed XY females, thereby purging ("rejuvenating") the Y chromosome. We suggest that both processes likely played an important role in sex chromosome evolution of ectothermic vertebrates. The literature largely views sex determination as a dichotomous process: individual sex is assumed to be determined either by genetic (genotypic sex determination, GSD) or by environmental factors (environmental sex determination, ESD), most often temperature (temperature sex determination, TSD). We endorsed an alternative view, which sees GSD and TSD as the ends of a continuum. The conservatism of molecular processes among different systems of sex determination strongly supports the continuum view. We proposed to define sex as a threshold trait underlain by a liability factor, and reaction norms allowing modeling interactions between genotypic and temperature effects. We showed that temperature changes (due to e.g., climatic changes or range expansions) are expected to provoke turnovers in sex-determination mechanisms maintaining homomorphic sex chromosomes. The balanced lethal system of crested newts might be the result of such a sex determination turnover, originating from two variants of ancient Y-chromosomes. Observations from a group of tree frogs, on the other hand, supported the 'fountain of youth' hypothesis. We then showed that low rates of sex- reversals in species with GSD might actually be adaptive considering joint effects of deleterious mutation purging and sexually antagonistic selection. Ongoing climatic changes are expected to threaten species with TSD by biasing population sex ratios. In contrast, species with GSD are implicitly assumed immune against such changes, because genetic systems are thought to necessarily produce even sex ratios. We showed that this assumption may be wrong and that sex-ratio biases by climatic changes may represent a previously unrecognized extinction threat for some GSD species.

Sex-chromosome turnovers induced by deleterious mutation load.

In sharp contrast with mammals and birds, many cold-blooded vertebrates present homomorphic sex chromosomes. Empirical evidence supports a role for frequent turnovers, which replace nonrecombining sex chromosomes before they have time to decay. Three main mechanisms have been proposed for such turnovers, relying either on neutral processes, sex-ratio selection, or intrinsic benefits of the new sex-determining genes (due, e.g., to linkage with sexually antagonistic mutations). Here, we suggest an additional mechanism, arising from the load of deleterious mutations that accumulate on nonrecombining sex chromosomes. In the absence of dosage compensation, this load should progressively lower survival rate in the heterogametic sex. Turnovers should occur when this cost outweighs the benefits gained from any sexually antagonistic genes carried by the nonrecombining sex chromosome. We use individual-based simulations of a Muller's ratchet process to test this prediction, and investigate how the relevant parameters (effective population size, strength and dominance of deleterious mutations, size of nonrecombining segment, and strength of sexually antagonistic selection) are expected to affect the rate of turnovers.

Models of social networks based on social distance attachment

We propose a class of models of social network formation based on a mathematical abstraction of the concept of social distance. Social distance attachment is represented by the tendency of peers to establish acquaintances via a decreasing function of the relative distance in a representative social space. We derive analytical results (corroborated by extensive numerical simulations), showing that the model reproduces the main statistical characteristics of real social networks: large clustering coefficient, positive degree correlations, and the emergence of a hierarchy of communities. The model is confronted with the social network formed by people that shares confidential information using the Pretty Good Privacy (PGP) encryption algorithm, the so-called web of trust of PGP.

VoIP: Making Secure Calls and Maintaining High Call Quality

Modern multimedia communication tools must have high security, high availability and high quality of service (QoS). Any security implementation will directly impact on QoS. This paper will investigate how end-to-end security impacts on QoS in Voice over Internet Protocol (VoIP). The QoS is measured in terms of lost packet ratio, latency and jitter using different encryption algorithms, no security and just the use of IP firewalls in Local and Wide Area Networks (LAN and WAN). The results of laboratory tests indicate that the impact on the overall performance of VoIP depends upon the bandwidth availability and encryption algorithm used. The implementation of any encryption algorithm in low bandwidth environments degrades the voice quality due to increased loss packets and packet latency, but as bandwidth increases encrypted VoIP calls provided better service compared to an unsecured environment.

Transparent and secure remote network storage system using an untrusted server

Työssä kehitettin läpinäkyvä Internet Small Computer Systems Interface-verkkolevyä (iSCSI) käyttävä varmistusjärjestelmä. Verkkolevyn sisältö suojattiin asiakaspään salauskerroksella (dm-crypt). Järjestely mahdollisti sen, että verkkolevylle tallennetut varmuuskopiot pysyivät luottamuksellisina, vaikka levypalvelinta tarjoava taho oli joko epäluotettava tai suorastaan vihamielinen. Järjestelmän hyötykäyttöä varten kehitettiin helppokäyttöinen prototyyppisovellus. Järjestelmän riskit ja haavoittuvuudet käytiin läpi ja analysoitiin. Järjestelmälle tehtiin myös karkea kryptoanalyysi sen teknistenominaisuuksien pohjalta. Suorituskykymittaukset tehtiin sekä salatulle että salaamattomalle iSCSI-liikenteelle. Näistä todettiin, että salauksen vaikutus suorituskykyyn oli häviävän pieni jopa 100 megabittiä sekunnissa siirtävillä verkkonopeuksilla. Lisäksi pohdittiin teknologian muita sovelluskohteita ja tulevia tutkimusalueita.

PEAP 802.1x-tunnistuksen toteutus RADIUS-palvelimeen

Valimo iDServer -tunnistuspalvelin on ohjelmisto, joka tukee eri käyttäjientunnistusmenetelmiä, kuten tekstiviestillä lähetettävää kertakäyttösalasanaa tai normaaliakäyttäjätunnusta ja salasanaa. Tässä diplomityössä kuvataan, kuinka palvelimeenon lisätty tuki käyttäjien kirjautumiselle langattoman verkon tukiasemien ja virtuaalilähiverkkoa tukevien kytkinten kautta käyttäen normaaleja Windows-käyttöjärjestelmän mukana tulevia asiakasohjelmistoja. Työn ensimmäisessä vaiheessa kuvataan lähtökohdat ja vaatimukset tulevalle järjestelmälle. Työn osana käytännössä tehty kokonaisuus muodostuu useista eri määrityksistä koostuvista osista. Työn toisessa vaiheessa käydään läpi korkealla tasolla sovelluksen vaatimat protokollat. Osana näihin protokolliin kuului erilaisten avainten jatarkisteiden laskenta sekä salausmenetelmien käyttö, jotka myös kuvataan tässä työssä. Viimeisessä kappaleessa analysoidaan työn tuloksia jakäydään läpi toteutukseen ja itse sovelluksen toimintaan liittyvät ongelmat. Suurin osa havaituista ongelmista liittyi tilanteisiin, joihin itse palvelinsovelluksen toteutuksella ei voitu vaikuttaa. Eniten ongelmia aiheuttivat asiakasohjelmiston sekä verkkokorttien ja niiden ajureiden toiminta ongelmatilanteissa. Asiakasohjelmistoa ei selkeästi ole suunniteltu käytettäväksi kuin muuttumattomien salasanojen kanssa, koska käyttäjän näkökulmasta käyttökokemus ei ollut optimaalinen. Ongelmista huolimatta työn tuloksena saatiin asiakkaan vaatimukset täyttävä järjestelmä. Myös tuotekehitysnäkökulmasta projektia voitaneen pitää onnistuneena, koska nyt tehty sovellus luo pohjan uusien tunnistustapojen ja menetelmien toteuttamiselle tuotteen jatkokehitystä ajatellen.

Henkilökohtaisen päätelaitteen käyttö lähimaksujärjestelmässä

Henkilökohtaista luotettavaa päätelaitetta voidaan käyttää maksuvälineenä langattomissa maksujärjestelmissä. Päätelaitteen luotettavuus saadaan aikaan sen sisältämien tietojen salauksen ja käyttäjän tunnistuksen avulla. Kaupankäynnin tietoturvan kannalta järjestelmien tärkeimpiä tehtäviä ovat osapuolten tunnistaminen ja tietoyhteyden suojaaminen. Tässä työssä esitellään automaatti- ja ruokalamaksamisen järjestelmä, jossa käytetään maksuvälineenä Bluetooth-ominaisuudella varustettua kämmentietokonetta. Henkilökohtaisen luotettavan päätelaitteen vaatimuksia ja uhkia käydään läpi. Samoin erilaisia menetelmiä käyttäjän ja laitteiden tunnistukseen sekä tietoyhteyden suojaamiseen. Käyttäjän tunnistus perustuu julkisten avainten varmenteisiin, joihin on sisällytetty tietoa niin asiakkaasta, maksuvälineestä kuin maksumenetelmästäkin. Maksumenetelmäksi on valittu tilien käyttö. Tietoyhteyden suojaamiseen käytetään epäsymmetristä salausta.

Tietoturvaohjelmiston kehitys ja immateriaalioikeus

Diplomityö kartoittaa yleisesti tietoturvaohjelmistokehityksessä huomioitavia immateriaalioikeudellisia näkökohtia ja selvittää yksityiskohtaisemmin niiden soveltamista ja vaikutusta erään tietoturvakomponentin suunnittelussa ja toteutuksessa Soneran TradeXpress-ohjelmistoon. Kyseinen komponentti mahdollistaa muun muassa autentikaation ja salauksen käytön sähköisessä tiedonsiirrossa. Työ käsittää myös perustiedot tietoturvasta ja TradeXpress-ohjelmistosta, jotta komponentin kehitystä käsittelevän osuuden ymmärtäminen olisi helpompaa. Immateriaalioikeutta käsitellään vain niiltä osin, joilla on vaikutusta tietokoneohjelmiin ja ohjelmistotuotantoon. Näitä ovat muun muassa tekijänoikeus, patenttioikeus ja tavaramerkkioikeus. Diplomityön tuloksena syntyi selvitys immateriaalioikeudesta ja sen vaikutuksesta ohjelmistotuotantoprosesseihin.

Security in multicast communication

Multicast is one method to transfer information in IPv4 based communication. Other methods are unicast and broadcast. Multicast is based on the group concept where data is sent from one point to a group of receivers and this remarkably saves bandwidth. Group members express an interest to receive data by using Internet Group Management Protocol and traffic is received by only those receivers who want it. The most common multicast applications are media streaming applications, surveillance applications and data collection applications. There are many data security methods to protect unicast communication that is the most common transfer method in Internet. Popular data security methods are encryption, authentication, access control and firewalls. The characteristics of multicast such as dynamic membership cause that all these data security mechanisms can not be used to protect multicast traffic. Nowadays the protection of multicast traffic is possible via traffic restrictions where traffic is allowed to propagate only to certain areas. One way to implement this is packet filters. Methods tested in this thesis are MVR, IGMP Filtering and access control lists which worked as supposed. These methods restrict the propagation of multicast but are laborious to configure in a large scale. There are also a few manufacturerspecific products that make possible to encrypt multicast traffic. These separate products are expensive and mainly intended to protect video transmissions via satellite. Investigation of multicast security has taken place for several years and the security methods that will be the results of the investigation are getting ready. An IETF working group called MSEC is standardizing these security methods. The target of this working group is to standardize data security protocols for multicast during 2004.

Sex-Chromosome Homomorphy in Palearctic Tree Frogs Results from Both Turnovers and X-Y Recombination.

Contrasting with birds and mammals, poikilothermic vertebrates often have homomorphic sex chromosomes, possibly resulting from high rates of sex-chromosome turnovers and/or occasional X-Y recombination. Strong support for the latter mechanism was provided by four species of European tree frogs, which inherited from a common ancestor (∼5 Ma) the same pair of homomorphic sex chromosomes (linkage group 1, LG1), harboring the candidate sex-determining gene Dmrt1. Here, we test sex linkage of LG1 across six additional species of the Eurasian Hyla radiation with divergence times ranging from 6 to 40 Ma. LG1 turns out to be sex linked in six of nine resolved cases. Mapping the patterns of sex linkage to the Hyla phylogeny reveals several transitions in sex-determination systems within the last 10 My, including one switch in heterogamety. Phylogenetic trees of DNA sequences along LG1 are consistent with occasional X-Y recombination in all species where LG1 is sex linked. These patterns argue against one of the main potential causes for turnovers, namely the accumulation of deleterious mutations on nonrecombining chromosomes. Sibship analyses show that LG1 recombination is strongly reduced in males from most species investigated, including some in which it is autosomal. Intrinsically low male recombination might facilitate the evolution of male heterogamety, and the presence of important genes from the sex-determination cascade might predispose LG1 to become a sex chromosome.

PCI DSS -standardi ja sen vaatimukset kortinhaltijoiden tietojen suojaamiselle

Payment Card Industry Data Security Standard (PCI DSS) on korttiyhtiöiden kehittämä kansainvälinen tietoturvastandardi, jonka tarkoituksena on parantaa kortinhaltijoiden tietoja käsittelevien järjestelmien tietoturvaa. Standardissa määritellään vaatimukset tietojen turvalliselle tallennukselle ja käsittelylle, testaus- ja tarkastusmenetelmät sekä tarkastusvaatimukset ja tarkastuksia suorittavien tahojen sertifiointi. Standardi koskee kaikkia standardin hyväksyneiden maksukorttiyhtiöiden korttitietoja käsitteleviä tahoja. Standardin ylläpitämisestä ja kehittämisestä vastaa maksukorttiyhtiöiden perustama PCI Security Standards Council -toimielin. Syyskuussa 2006 toimielin julkaisi standardista version 1.1, joka on edelleen viimeisin versio. Tässä diplomityössä selvitettiin PCI DSS -standardin asettamat vaatimukset kortinhaltijoiden tietoja käsitteleville tahoille. Lisäksi tutkittiin mahdollisuuksia toteuttaa yksi standardin vaatimuksista, kortinhaltijoiden tietojen suojaaminen, esimerkkijärjestelmässä. Kyseinen järjestelmä on kehitetty IBM System i -palvelinympäristöön käyttäen RPG-ohjelmointikieltä.

High-density sex-specific linkage maps of a European tree frog (Hyla arborea) identify the sex chromosome without information on offspring sex.

Identifying homology between sex chromosomes of different species is essential to understanding the evolution of sex determination. Here, we show that the identity of a homomorphic sex chromosome pair can be established using a linkage map, without information on offspring sex. By comparing sex-specific maps of the European tree frog Hyla arborea, we find that the sex chromosome (linkage group 1) shows a threefold difference in marker number between the male and female maps. In contrast, the number of markers on each autosome is similar between the two maps. We also find strongly conserved synteny between H. arborea and Xenopus tropicalis across 200 million years of evolution, suggesting that the rate of chromosomal rearrangement in anurans is low. Finally, we show that recombination in males is greatly reduced at the centers of large chromosomes, consistent with previous cytogenetic findings. Our research shows the importance of high-density linkage maps for studies of recombination, chromosomal rearrangement and the genetic architecture of ecologically or economically important traits.

Security Authentication using Phase-Encoded Nanoparticle Structures and Polarized Light

Phase encoded nano structures such as Quick Response (QR) codes made of metallic nanoparticles are suggested to be used in security and authentication applications. We present a polarimetric optical method able to authenticate random phase encoded QR codes. The system is illuminated using polarized light and the QR code is encoded using a phase-only random mask. Using classification algorithms it is possible to validate the QR code from the examination of the polarimetric signature of the speckle pattern. We used Kolmogorov-Smirnov statistical test and Support Vector Machine algorithms to authenticate the phase encoded QR codes using polarimetric signatures.