In this work we use a novel in vivo imaging technique and cell behaviour analysis to investigate the cellular basis of limb bud elongation. Recently, it has become clear that oriented cell activities must be involved in this process and cell migration and cell division orientation stood out as the most probable candidates. Here, we present a comprehensive study with a focus on cell orientations and active cell behaviour in the developing chick limb bud. We find that cells orient themselves toward the closest ectoderm and divide along their long axis and that, although the gross cell movement shows distal bias, active migration orientation of single cells seems to be random. As our results do not support the distalward migration and oriented division theory, we propose cell intercalation as the most probable cell behaviour involved in limb morphogenesis. We validate this new hypothesis with a Cellular Potts computer model that theoretically confirms our assumption / En aquest projecte utilitzem una nova tècnica de microscòpia in vivo, així com l’anàlisi del comportament cel.lular per tal d’investigar les bases cel.lulars de l’elongació de l’extremitat durant el desenvolupament embrionari. Investigacions recents clarament indiquen que activitats cel.lulars orientades estan involucrades en aquest procès, i d’entre elles la migració cel.lular i la divisió cel.lular orientada semblen les candidates més probables. Aquí presentem un estudi exhaustiu enfocat principalment en l’orientació cel.lular i el comportament cel.lular actiu durant el desenvolupament de l’extremitat del pollet. Trobem que les cel.lules s’orienten cap a l’ectodermi més proper i es divideixen al llarg a l’axis més llarg, així com veiem que, malgrat que el moviment cel.lular global mostra una tendència distal, la migració activa de cel.lules individuals sembla ser aleatòria. Donat que els nostres resultats no recolzen la teoria d’una migració distalment orientada amb divisió cel.lular orientada, proposem la intercal.lació cel.lular com al comportament cel.lular més probable involucrat en la morfogènesi de l’extremitat. Aquesta nova hipòtesi es veu validada mitjançant un model computacional de Cellular Potts que confirma el nostre supòsit

Aquesta tesi es centra en la identificació de les molècules de la xarxa de Turing que controla el patró dels dits en l'extremitat del ratolí. L’especificació dels dits ha estat explicada a la llum del model de Positional Information i el gradient temporal-espacial de Sonic Hede Hog (Shh). No obstant, manipulacions embrionàries i genètics han demostrat que Shh no és necessari per l'especificació dels dits i han proposat que en lloc aquest procés pot ser controlat per una xarxa de reacció-difusió de Turing. Malgrat l'extens modelatge teòric, les molècules de la xarxa de Turing va romandre desconegudes. Aquest estudi combina experiments descriptius i funcionals amb el modelatge per mostrar que una xarxa de Turing implementada per Bmps, Sox9 i Wnts controla el patró dels dits. Mes en general, aquest estudi proporciona un exemple d'una estratègia que usa la biologia de sistemes per identificar i avaluar les xarxes de Turing que controlen els patrons espacials durant el desenvolupament. Finalment, proposa una interpretació retrospectiva dels experiments realitzats prèviament a la llum d'un nou model de especificació dels dits que integra el creixement, els senyals d'informació de posició i un mecanisme de Turing. / This thesis focuses on the identification of the Turing network that underlies digit patterning in the mouse limb. Traditionally, digit specification has been explained by positional information models based on the temporal-spatial gradient of Sonic Hedge Hog (Shh). However embryonic and genetic manipulations have shown that Shh is dispensable for digit specification and have suggested that this process may be instead controlled by a reaction-diffusion Turing network. Despite extensive theoretical work, the identity of the molecules that implement the Turing network is still unknown. In this work I combine descriptive and functional experiments with modeling predictions to show that a Turing network implemented by Bmps, Sox9 and Wnts underlies digit patterning. From a broader point of view, this study provides an example of a systems biology approach to identify and evaluate Turing networks that underlie spatial patterning during development. Finally, I propose a retrospective interpretation of previous experiments under the light of a new digit patterning model that integrates growth, positional information signals and a Turing mechanism.

The winter nesting behaviour of the Argentine ant seems to be intrinsic, and its success as an invasive species does not rely on a shift in social organization, nor on a shift in its mode of nesting associated with the introduction to new habitats. Differences in energy investment in queens seem to respond to the different ecological contexts between studied zones. Therefore, L. humile could be experiencing a change in their biological strategies to become an invasive species. Regarding the management of the invasion by means of manual removal of nests, we suggest to do it in winter, at the front, and yearly. Finally, P. pygmaea seems to be affected by L. humile in the front, and to be benefitting in the centre, because L. humile reduces the competitive pressure on it by retracting other native species in the centre, and also because the existence of a certain degree of habituation between these two species / El comportament de L. humile per niar a l'hivern sembla ser intrínsec, i el seu èxit com a espècie invasora no basar-se ni en un canvi en l'organització social, ni en la seva manera de niar associada a la introducció en nous hàbitats. Les diferències en la inversió energètica en reines semblen respondre als diferents contextos ecològics de les zones estudiades. Per tant, L. humile podria patir un canvi en les seves estratègies biològiques per tal de convertir-se en una espècie invasora. Pel que fa a la gestió de la invasió mitjançant l'extirpació manual de nius, es suggereix fer-la a l'hivern, al front de la invasió i anualment. Finalment, sembla que L. humile perjudica P. pygmaea al front, i la beneficia al centre, gràcies a que li disminueix la pressió competitiva, al centre, retraient a les altres formigues natives, i a l'existència d'un cert grau d'habituació entre ambdues espècies

En este estudio hemos aprovechado la simplicidad numérica del sistema nervioso de la larva de la Drosophila melanogaster para identificar las neuronas responsables que dirigen sus movimientos de acuerdo a ciertas sustancias químicas (quimiotaxis). Con este propósito, hemos realizado un amplio rastreo conductual utilizando el sistema Gal4/UAS para expresar en subpoblaciones de neuronas genéticamente definidas una toxina silenciadora de la sinapsis. Hemos identificado una línea Gal4 (NP4820) perteneciente al subgrupo de neuronas del ganglio subesofágico (GSO) del cerebro de la larva involucrada en la organización de modalidades conductuales específicas subyacentes al comportamiento orientativo. Las larvas desprovistas de neuronas marcadas-NP4820 funcionales se vieron afectadas en cuanto a la correcta transición de una trayectoria recta a un movimiento de rastreo/giro respecto a su experiencia sensorial. Activar las neuronas remotamente fue suficiente para iniciar la maniobra de rastreo/giro. Este efecto puede generalizarse a otras modalidades sensoriales a parte del olfato, sugiriendo así el GSO como una región del cerebro esencial para seleccionar y ejecutar acciones. Utilizando la misma estrategia buscamos neuronas responsables de la orientación en campos electrostáticos. Hemos demostrado que las larvas de Drosophila migran hacia el cátodo, basándose en maniobras de rastreo/giro para alinearse al campo eléctrico. Además, hemos identificado neuronas eletrosensoriales localizadas en el órgano terminal de la larva. Analysis funcionale ha demostrado que su actividad neuronal depende de la orientación y amplitud del campo, sustentando así la habilidad de la larva para alinearse al campo eléctrico local. Hemos revelado la existencia de una nueva modalidad sensorial en la Drosophila melanogaster y evidencia que el campo eléctrico representa un estímulo biológicamente relevante. / Detecting sensory stimuli and converting them into behavioral output is the essential function of nervous systems. In this study we took advantage of the numerical simplicity of the nervous system of the Drosophila melanogaster larva to find neurons underlying orientation behavior to chemical cues (chemotaxis). To this aim we performed a behavioral screen using the Gal4/UAS system to express a synaptic silencing toxin in genetically defined subpopulations of neurons. We identified a Gal4 line (NP4820) covering a subgroup of neurons in the suboesophageal ganglion of the larval brain to be involved in the organization of the specific behavioral modes underlying orientation behaviors. Larvae devoid of functional NP4820-labeled neurons were impaired in the correct transition from run- to casts/turn- mode. Remotely activating the neurons was sufficient to initiate a cast/turn maneuver. The effect could be generalized to other sensory modalities than olfaction, suggesting the SOG as a brain region generally essential for action selection and execution. Using the same approach we searched for neurons underlying orientation in a static electric field. We found that Drosophila larvae robustly migrate to the cathode, making use of cast/turn maneuvers to align to the field. Moreover, our behavioral screen revealed electrosensory neurons located in the larval terminal organ. Functional imaging showed that their neural activity is tuned to the orientation and amplitude of the field, underlying the ability of the larva to align with the local electric field. Our findings revealed the existence of a novel sensory modality in Drosophila melanogaster and evidence that electric fields represent a biologically relevant stimulus.

Una de las patologías musculo-esqueléticas más prevalentes envuelve a las articulaciones y incluye la lesión del cartílago articular, siendo la rodilla una de las articulaciones más afectadas. Las lesiones del cartílago pueden ser divididas en dos tipos distintos: lesiones de espesor parcial (lesiones condrales) que no penetran el hueso subcondral adyacente, y lesiones de espesor total (lesiones osteocondrales) que penetran el hueso subcondral. En la actualidad no existe un tratamiento efectivo para las lesiones condrales u osteocondrales, a pesar de existir un gran esfuerzo de investigación en este sentido. La tendencia actual es desarrollar nuevos métodos celulares y basados en ingeniería tisular que puedan solucionar las limitaciones de las tecnologías existentes. Para este propósito, el uso de modelos animales es de extrema importancia, porque funcionan como una fuente de información única entre los estudios in vitro y la aplicación de la terapia en humanos. Diversos modelos animales son utilizados en el análisis de estrategias de reparación del cartílago, de pequeños a grandes animales. Los pequeños animales (roedores y conejos) están recomendados para estudios de mecanismo o prueba de concepto cuando datos sobre toxicidad, formulación, respuesta a dosis o seguridad son necesarios antes de otros estudios. No obstante, los grandes animales (perro, cerdo, cabra, oveja o caballo) son necesarios para una verdadera investigación traslacional cuyo objetivo sea obtener aprobación reguladora para el uso clínico en humanos. Este trabajo presenta el estudio de un modelo experimental animal para la evaluación de una abordaje de terapia celular en la regeneración del cartílago articular de la rodilla. El objetivo fue el desarrollo de un modelo animal refinado, para evaluar la eficacia y seguridad de terapias celulares utilizando células mesenquimales estromales con posible futura aplicación en la medicina humana, y establecer las bases para los ensayos clínicos. / One of the widest spread musculoskeletal diseases concerns the joints and involves the lesion of articular cartilage, being the knee one of the most affected joints. Cartilage lesions can be divided on two different types: partial-thickness cartilage lesions (chondral lesions) which do not penetrate the underlying subchondral bone, and full-thickness cartilage lesions (osteochondral lesions) which penentrates the subchondral bone. Actually there is no effective treatment for the chondral or osteochondral lesions, although a large investigation effort is being made in this issue. The present tendency is to develop new cell- and tissue-engineering-based methods that may overcome the size limitations of current technologies. For this purpose, the use of animal experimental models is of extreme importance, because they are a reliable source of information between the in vitro assays and the human therapy application. Several animal models are used for cartilage repair strategies testing, from small to large animal models. Small animal models (rodents or rabbits) are recommended for mechanism or proof of principle studies when data regarding toxicity, formulation, dose response or safety are needed before further pivotal studies. However large animal models (dog, pig, goat, sheep or horses) are necessary for truly translational research aimed at gaining regulatory approval for clinical use in humans. This work presents the study of an animal experimental model for the evaluation of the knee’s cartilage regeneration with cellular therapies approach. The aim was the development of a refined animal model to assess the efficacy and safety of mesenchymal stromal cellular therapies with a possible future application in human medicine, and settle the basis for the clinical trials.

Many evolutionary processes are influenced by spatio-temporal environmental variation, including speciation, genetic divergence among populations, and evolutionary change in physiology, morphology and behaviour. However, despite the extensive environmental data available from Geographic Information Systems (GIS) most evolutionary biologists and conservationists have not taken advantage of this data until recently. The general objective of this thesis was to integrate and expand the use of geospatial methods in evolutionary biology (biogeography, phylogeography and systematics) and conservation research. This general objective was accomplished through three specific objectives spread over six chapters, which compromised both methodological developments and their application in a series of case studies on Western Palearctic herpetofauna. This thesis explored and successfully used a number of promising new geospatial methods in combination with more traditional molecular analyses. Such integrative approaches will ultimately allow us to better consider and examine the range of potential histories underlying both inter and intraspecific divergence patterns. / Molts processos evolutius estan influïts per variació ambiental-, incloent l’especiació, espai-temporal, divergència genètica entre poblacions, així com el canvi evolutiu en fisiologia, morfologia i comportament. No obstant això, malgrat l'àmplia quantitat de dades ambientals disponibles en els Sistemes d'Informació Geogràfica (SIG), la majoria dels biòlegs i conservacionistes no han aprofitat aquestes dades fins fa poc. L'objectiu general d'aquesta tesi és integrar i ampliar l'ús de mètodes geoespacials en biologia evolutiva (biogeografia, filogeografia i sistemàtica) i recerca de conservació. Aquest objectiu general es va aconseguir a través de tres objectius específics dividits en 6 capítols, els quals inclouen tant un desenvolupament metodològic i la seva aplicació en una sèrie de casos d'estudi espaciotemporals de herpetofauna paleárctica occidental. Aquesta tesi explora i utilitza de manera reeixida nous mètodes geoespacials en combinació amb anàlisis moleculars tradicionals. Aquests enfocament combinats ens permeten avaluar i examinar de millor manera les diverses possibles històries que hi ha al darrere patrons divergents inter i intraespecífics. / Muchos procesos evolutivos están influidos por variación ambiental espaciotemporal, incluyendo la especiación, divergencia genética entre poblaciones, así como el cambio evolutivo en fisiología, morfología y comportamiento. Sin embargo, a pesar de la amplia cantidad de datos ambientales disponibles en los Sistemas de Información Geográfica (SIG), la mayoría de los biólogos y conservacionistas no han aprovechado estos datos sino hasta hace poco. El objetivo general de esta tesis es integrar y ampliar el uso de métodos geoespaciales en biología evolutiva (biogeografía, filogeografía y sistemática) e investigación de conservación. Este objetivo general se logró a través de tres objetivos específicos divididos en 6 capítulos, los cuales incluyen tanto un desarrollo metodológico y su aplicación en una serie de casos de estudio espaciotemporales de herpetofauna paleárctica occidental. Esta tesis explora y utiliza de manera éxitosa nuevos métodos geoespaciales en combinación con análisis moleculares tradicionales. Estos enfoque combinados nos permiten evaluar y examinar de mejor manera las diversas posibles historias que subyacen en patrones divergentes inter e intraespecíficos.

Al voltant d‘unes 1.400 espècies del gènere Culicoides Latreille, 1809 (Diptera: Ceratopogonidae) s’han descrit a nivell mundial, algunes de les quals són conegudes com a transmissores de protozous, filàries i virus que poden afectar tant a humans com a animals domèstics i/o salvatges. El virus de la Llengua Blava i el recent descobert virus Schmallenberg són responsables de malalties infeccioses no contagioses, detectades en remugants domèstics i salvatges, transmeses per espècies del gènere Culicoides. Al llarg d’aquesta tesi doctoral podem diferenciar dos eixos de recerca que ens permeten millorar en el coneixement de la epidemiologia de les malalties de la Llengua Blava (LB) i Schmallenberg (SB). El primer eix de recerca proporciona una millora en el coneixement de la diversitat, morfologia i distribució de les espècies de Culicoides a la Península Ibèrica. Les dades obtingudes a través de la morfologia i la seqüenciació del ADN ens han permès detectar la presència de 26 espècies no identificades prèviament a l’àrea d’estudi. En aquesta àrea dues zones ecològiques s’han pogut diferenciar, la zona del nord amb espècies amb distribució típica del nord paleàritc europeu, i la zona del sud amb espècies amb una distribució típica del sud paleàrtic. Un anàlisi concís de les característiques morfològiques i les seqüències d’ADN es va realitzar als individus pertanyents als grups Pulicaris i Punctatus. Els resultats obtinguts revelen la presència de dues noves espècies dins el subgènere Culicoides: C. cryptipulicaris i C. quasipulicaris, ambues espècies es troben estretament relacionades filogenèticament a altres espècies de Culicoides que actuen com a vectors de malalties a Europa. El segon eix de recerca està dirigit a caracteritzar les comunitats de Culcioides presents a diverses àrees naturals habitades per diferents espècies de remugants salvatges localitzades al llarg de la Península Ibèrica. Els resultats mostren que a escala local, la presència de les principals espècies vectores dels virus de la LB i SB en les àrees de remugants salvatges coincideix amb la de les granges sentinella properes. Les dades suggereixen que aquestes espècies podrien tenir un paper destacat com a vectors pont de diferents patògens entre remugants domèstics i salvatges. Els resultats donarien suport a la hipòtesi de que els remugants salvatges podrien actuar com a reservori de la LB i SB, i posteriorment estar involucrats en la reintroducció d’aquestes malalties a les granges de remugants domèstics. En aquest context, és essencial el coneixement precís dels hàbits alimentaris de les comunitats de Culicoides en contacte amb remugants salvatges. / Around 1,400 species of biting midges of the genus Culicoides Latreille, 1809 (Diptera: Ceratopogonidae), have been described in the world, some of these are well known transmitters of protozoa, filarial worms and viruses that affect humans and domestic and/or wild animals. The Bluetongue virus (BTV) and the recently emerged Schmallenberg virus (SBV) are responsible of important infectious, non-contagious, insect-borne viral diseases found in domestic and wild ruminants and transmitted by Culicoides spp. Two research axes are distinguished in the doctoral thesis to improve our comprehension on the epidemiology of Bluetongue (BT) and Schmallenberg (SB) diseases. The first research axe provides an improvement on the knowledge of the diversity, morphology and distribution of Culicoides species in the Iberian Peninsula. Data derived from morphology and sequencing allowed to detect the presence of 26 species not recorded previously in the surveillance area. Two eco-zones were detected in the region; the northern had species with typical northern Palaearctic European distribution whereas the southern one had species with typical southern Palaearctic distribution. A concise analysis of morphological traits and DNA sequencing was performed on specimens of the Pulicaris and Punctatus groups. Results revealed the presence of two new species in the subgenus Culicoides: C. cryptipulicaris and C. quasipulicaris, both species phylogenetically closely related to other Culicoides acting as diseases-vectors in Europe. The second research axe aimed at characterizing Culicoides midge communities in natural ecosystems inhabited by different wild ruminants along the Iberian Peninsula. The results showed that at a local scale, the presence of major BTV and SBV vector species in areas with wild ruminants was coincident with that of the nearest sentinel farms. Data suggested certain species could play a prominent role as bridge vectors for different pathogens between wild and domestic ruminants. Results support the hypothesis that wild ruminants act as reservoir for BT and SB, and could eventually be involved in the reintroduction of such diseases into livestock farms. In this context, it is essential to define precisely the bloodfeeding behaviour of Culicoides communities in contact with wild ruminants.

Los Phoridae constituyen una familia muy diversa del orden Diptera, de la que se conocen más de 3.400 especies distribuidas en 240 géneros. Es una de las familias de Diptera con mayor diversidad de formas de vida larvaria, con especies saprófagas, depredadoras, fungívoras, parásitas o parasitoides. Los adultos de algunas especies pueden ser utilizados para el control biológico de plagas (hormigas), constituyen plagas de cultivos de hongos o pueden utilizarse en entomología forense. Este trabajo tiene tres objetivos básicos. Primero ampliar el conocimiento faunístico y taxonómico de los Phoridae en nuestro país. Segundo, llevar a cabo un estudio ecológico de esta familia analizando la estructura de la comunidad y su dinámica estacional, estratificación vertical en la vegetación y ritmos nictemerales. Tercero, evaluar la efectividad de distintos métodos de muestreo. El área muestreada de estudio es el Parque Natural del Montseny (Barcelona y Girona), declarado por la UNESCO como reserva de la biosfera. Se seleccionaron hábitats a diferentes altitudes que se diferencian por las condiciones ambientales y composición y estructura de la vegetación: el hayedo, con tres parcelas que se diferenciaban en el grado de humedad, y las landas culminales. El muestreo se realizó durante un año utilizando métodos de captura indirectos (interceptores de vuelo, trampas de agua, trampas de caída, trampas de emergencia y trampas de luz) y directos (biocenómetro, batidos y mangueos). Se capturaron un total de 14.032 Phoridae, identificando 165 especies pertenecientes a 15 géneros. Diez especies son nuevas para la ciencia, 42 son nuevas citas para la Península Ibérica y 71 para España peninsular. Los resultados ecológicos indican que la familia Phoridae es una de las más abundantes dentro de los Diptera. El hayedo está dominado por unas pocas especies, en su mayoría saprófagas, destacando Megaselia pectoralis, M. subpleuralis y M. pectorella, mientras que en las landas, las especies dominantes pertenecen a distintos grupos tróficos, destacando Megaselia pusilla, M. pumila, M. diversa y M. superciliata. Los saprófagos dominan en todas las estaciones, aunque en primavera disminuyen por el aumento de los polífagos y zoófagos. El rendimiento del esfuerzo de muestreo ha sido superior en el hayedo seco, aunque en ninguna zona el muestreo ha sido completo. La mayoría de las especies capturadas son de distribución europea o paleártica. Los dos hábitats (hayedo y landa) difirieron en la composición de la comunidad de Phoridae, tanto en el espacio como en el tiempo. La densidad y riqueza de Phoridae fue superior en el hayedo que en la landa, mientras que la uniformidad fue mayor en las landas que en el hayedo. El periodo de máxima actividad de la familia se produjo en verano, La temperatura fue la variable climática que mejor explicó la dinámica de la familia a lo largo del año, mientras que la precipitación contribuyó poco. La mayor parte de las especies del hayedo presentaron un ciclo bivoltino, con un pico primaveral y otro estival, mientras que en las landas son univoltinas, con un pico estival. En invierno se registró la presencia de especies psicrófilas del género Triphleba. El periodo de máxima actividad diario se produjo en las horas centrales del día, aunque encontramos especies con hábitos nocturnos o crepusculares como Megaselia diversa. La abundancia y riqueza de Phoridae en el hayedo es superior en los estratos herbáceo y arbustivo que en el arbóreo. Las trampas de agua fueron el método más efectivo para la captura de Phoridae. Concluimos, que la elevada abundancia y riqueza de esta familia, junto con su diversidad de formas de vida, hacen de ella una candidata excepcional para futuros estudios evaluativos conservacionistas de espacios naturales. / The Phoridae are a highly diverse family of the Diptera, with more than 3.400 known species in 240 genera. It has one of the highest diversity of larval life forms among Diptera, with saprophagous, predators, fungivorous, and parasites or parasitoids species. Several species can be used for biological control of ant pests, in some cases they are pests in mushroom farms, or can be used in forensic enthomology. This Thesis has three main objectives. First increase the fauna and taxonomic knowledge of the Phoridae in our country. Second, analyze the ecology of this family, mainly the community structure and temporal dinamic, vertical stratification across vegetation, and the nictemeral rhythms. Third, assess the effectivity of different sampling methods. The study area was the Montseny Natural Park, located between Barcelona and Girona (Catalonia, Spain), which is an UNESCO biosphere reserve. Several habitats that differed in environmental conditions and in the composition and structure of vegetation have been selected: Beech (Fagus sylvatica L.) forest, with three stands differing in water availability, and a highland heathland, located in the summit of the mountain range. Sampling was carried out for one year using both indirect (flight interception, water, pitfall, emergence and light traps) and direct (biocenometer, beating tray and sweep-net capture) sampling methods. We captured 14.032 phorids, identifying 165 species belonging to 15 genera. Ten species are new to Science, 42 species are new citations to the Iberian Peninsula, while 71 species are new to continental Spain. Our ecological results point out that the Phoridae is one of the most abundance families amongst the Diptera. Beech stands are dominated by a few species, most of which are saprophagous, with Megaselia pectoralis, M. subpleuralis and M. pectorella being the most important species. In the heathland, dominant species belong to different trophic groups with Megaselia pusilla, M. pumila, M. diversa and M. superciliata being the most important species. Saprophagous forms dominate in all habitats but their relative abundance decreases in spring due to the appearance of polyphagous and zoophagous. Sampling effort yield was greater in the driest beech stand than in the remainder sites, though sampling was not complete in any study site. Most studied species have a European or Palearctic distribution. Both habitats (beech forest and heathland) differed in composition of the Phoridae community, both in space and through season. Density and specific richness was higher but uniformity was lower in the beech forest than in the heathland. Overall, the highest activity of the family occurred in summer. Temperature was the climatic variable that best explained the dinamic of this family through the year, while rainfall had a low influence. Most species in the beech forest had a bivoltine cycle, with two maximums in spring and in summer, while heathland species have and univoltine cycle with their maximum activity concentrated in summer. In winter, we found psycrophilic species of the genus Triphleba. The daily maximum activity was at midday, although several species, such as M. diversa, had a nocturnal or crepuscular activity. In the beech forest, abundance and species richness was higher in the herb and shrub layer than in the tree canopy. Water traps was comparatively the most effective sampling method for the Phoridae. We conclude that the high abundance and richness of the phorids together with its high life forms diversity, makes it a suitable candidate for evaluative conservation studies of natural sites.

La búsqueda de fuentes naturales podría ser una alternativa viable para prevenir o tratar infecciones bacterianas, así mejorando la salud de los animales y obteniendo productos de origen animal más seguros. Esta Tesis se elaboró con el objetivo de evaluar la capacidad de reducir la adhesión bacteriana, en concreto de Escherichia coli enterotoxigénica (ETEC) K88 por parte de diferentes fuentes naturales, para prevenir colibacilosis en lechones. Las fuentes naturales seleccionadas consistieron en productos de origen vegetal (salvado de trigo, cascarilla de soja, pulpa de remolacha, algarroba (vaina+semilla, semilla), goma guar, arándanos, inulina, fructooligosacáridos y champiñones), de origen lácteo (casein glicomacropéptido) y subproductos de origen microbiano (mananoligosacáridos, el extracto de la fermentación de Aspergillus oryzae y exopolisacáridos), los cuales podrían ser considerados como candidatos para ser incluidos en las dietas de los lechones. La hipótesis sobre el papel anti-adhesivo del salvado de trigo (WB) en contra de enteropatógenos derivó de resultados previos de nuestro grupo y ha sido confirmado en los primeros dos ensayos de la presente Tesis. Por esta razón, consideramos que el WB merecía un fraccionamiento adicional para elucidar las moléculas anti-adhesivas involucradas en el reconocimiento de ETEC K88. Además, esta Tesis pretendió explorar la actividad anti-biofilm del WB en un modelo in vitro bien conocido de Staphylococcus aureus, pero también en su posible interferencia con los sistemas de comunicación bacteriana o, también conocidos como sistemas quorum sensing (QS). Con el fin de alcanzar estos objetivos principales, una serie de cuatro ensayos fueron diseñados. Los resultados expuestos en esta Tesis indican que los extractos solubles de casein glicomacropeptido, exopolisacáridos, algarroba (vaina+semilla) y WB podrían considerarse como posibles fuentes naturales para el desarrollo de nuevos aditivos para ser incorporados en las dietas de los lechones al destete y prevenir la colibacilosis post-destete. El interés particular fijado en las propiedades anti-adhesivas del WB llevó al fraccionamiento para comprender mejor el reconocimiento molecular (MW) del proceso de bloqueo que tiene lugar. El fraccionamiento del WB por peso molecular y cromatografía de exclusión molecular reveló que la actividad de bloqueo se mantiene en la fracción >300 kDa. La identificación por espectrometría de masas de algunas de las bandas más relevantes de bajo MW en esta fracción, reveló la presencia de varios inhibidores de proteasa que podrían estar implicados en los efectos de bloqueo presentados en contra de ETEC K88. Finalmente, se encontró que el extracto soluble de WB y la fracción >300 kDa fueron capaces de inhibir la formación de biofilm y también de destruir el biofilm previamente formado por parte de S. aureus. En ese mismo ensayo se demostró que el WB así como la fracciones >300 kDa y <300 kDa contienen cierta actividad lactanasa capaz de reducir la concentración de AHL en el medio. Toda la información recogida puede considerarse para el desarrollo de nuevos agentes anti-adhesion, anti-biofilm y quorum quenching a partir del salvado de trigo para prevenir infecciones bacterianas. / Looking for natural sources may be a feasible alternative to prevent or treat bacterial infections, thus enhancing animal health and obtaining safer animal products. This Thesis was devised with the aim of screening among natural sources their ability to reduce bacterial adhesion, in particular against enterotoxigenic Eschericha coli (ETEC) K88, to prevent colibacillosis in young pigs. The selected natural sources consisted of products of vegetable origin (wheat bran, soybean hulls, sugar beep pulp, locust bean and gum, guar gum. cranberry, inulin, fructooligosaccharides and mushrooms), dairy (casein glycomacropeptide) and microbial by-products (mannan-oligosaccharides, the fermented extract of Aspergillus oryzae and exopolysaccharides), which could be considered as candidates to be included in a piglet’s diet. The hypothesis on the anti-adhesive role of wheat bran (WB) against enteropathogens derived from previous results from our group and was subsequently confirmed in the first two trials of the current Thesis. For this reason we considered that WB deserved further fractionation to elucidate the putative anti-adhesive molecules involved in the ETEC K88 recognition. Moreover, this Thesis professed into exploring the anti-biofilm activity of WB in an in vitro well-known biofilm model of Staphylococcus aureus, but also in its possible interference with bacterial quorum-sensing (QS) systems. In order to achieve these main objectives a set of four trials were designed. Results exposed in this Thesis indicate that soluble extract of casein glycomacropeptide, exopolysaccharides, locust bean and WB should be considered as possible natural sources for the development of new additives to be included in weaned piglet’s diets and prevent post-weaning collibacillosis. The particular interest set on WB anti-adhesive properties led to the fractionation to gain understanding of the molecular recognition of the blocking process that takes place. The fractionation of WB by molecular weight (MW) and size-exclusion chromatography revealed that blocking activity is retained in the >300-kDa fraction. The identification of some relevant bands of low MW in this fraction by mass spectrometry revealed the presence of various protease inhibitors that could be implicated in the reported blocking effects against ETEC K88. Finally, it was found that the soluble extract of WB and the >300-kDa fraction were able to inhibit the biofilm formation and also the destruction the biofilm previously formed by S. aureus. In the same trials was demonstrated that WB as well as the >300 kDa and the <300 kDa contain certain lactanase activity able to reduce AHL concentration in the medium. All the gathered information can eventually pave the way for the development of novel anti-adhesion, anti-biofilm and quorum quenching therapeutic agents from wheat bran to prevent bacterial pathogenesis.

La presente tesis doctoral tiene como objetivos principales valorar el efecto del tipo de carbohidratos en el alimento sobre el engrasamiento de la canal, en dos razas porcinas: el cerdo ibérico y el landrace. En una primera fase experimental se utilizaron 48 cerdos (88,4 kg PV), 24 Ibéricos y 24 Landrace, a los que se administraron dos raciones que diferían en las principales fuentes de carbohidratos: maíz (Dieta MZ), altamente digestible, o maíz-sorgo y bellota (Dieta SB), más resistente a la digestión enzimática y con mayor tendencia a ser fermentada. Cuando los animales alcanzaron un peso vivo medio de 110 kg, se sacrificó a la mitad. La segunda fase se llevó a cabo con los 24 animales restantes, 12 ibéricos y 12 landrace (108 kg PV). Se mantuvieron los tratamientos dietéticos, incrementando el aporte de bellota en la dieta SB en detrimento del maíz. El sacrificio se realizó a un peso vivo medio de 135 kg.Durante el periodo experimental, los cerdos ibéricos manifestaron una superior ingestión voluntaria (entre un 25 y 35%: P < 0.01), que les impuso los peores índices de transformación. Entre dietas experimentales no se observaron diferencias en los rendimientos productivos, salvo en la segunda fase experimental donde el incremento del aporte de bellota provocó un descenso de la ingestión voluntaria (P = 0,08). La digestibilidad ileal de la materia orgánica fue superior en los cerdos landrace que en los ibéricos (P < 0,05) y con la dieta MZ que con la SB (P < 0.01). La fermentación en el tracto digestivo posterior de los animales permitió compensar en parte estas diferencias, salvo en el caso del cerdo ibérico alimentado con SB, que continuó presentando los menores coeficientes de digestibilidad para el tracto digestivo total. Esta incapacidad por parte del cerdo ibérico para fermentar todo el substrato alcanzaba su intestino grueso vino determinada, principalmente, por la superior velocidad de tránsito de la digesta en su compartimento digestivo, calculada con el marcador inerte. Todas estas diferencias entre razas y entre dietas afectaron a la extensión y tipo de fermentación en el intestino grueso. En concreto, se observaron diferencias en la concentración y el perfil de ácidos grasos volátiles. También en la concentración de bases púricas, como medida cuantitativa de la flora microbiana presente, y en la actividad enzimática de esta flora microbiana frente a diferentes substratos de carbohidratos. En general, los cerdos landrace tuvieron una mayor presencia microbiana en el ciego (P < 0,05), y menor en el colon (P < 0.05) que los cerdos ibéricos. Sin embargo, la flora microbiana presente en el ciego de los cerdos ibéricos presentó una mayor actividad in vitro frente a todos los substratos de carbohidratos analizados.Con referencia al engrasamiento, los cerdos ibéricos presentaron una mayor actividad enzimática lipogénica que los cerdos landrace, tanto en el depósito subcutáneo como en el intramuscular. Estos resultados se correspondieron con un superior (P < 0,001) espesor de la grasa dorsal y contenido de grasa intramuscular. Además, la grasa del cerdo ibérico se caracterizó por tener un menor contenido de AG poliinsaturados y superior de monoinsaturados. Entre dietas, no hubo diferencias importantes salvo una tendencia (P = 0,07) en el espesor de la grasa subcutánea dorsal, superior para la ración MZ que para la SB. Como conclusión, es evidente la participación genética en muchas de las diferencias que definen al cerdo ibérico y al landrace. Sin embargo, el tipo de carbohidratos de la ración puede promover en cada raza diferentes estrategias digestivas para su aprovechamiento. Como resultado, también podrían tener cierta influencia en el metabolismo lipídico, aunque de forma diferente para cada raza. / This current thesis has as main objectives to assess the effect of the source of dietary carbohydrates on the carcasse fatness in two different swine breeds: the Iberian and the Landrace pigs. In one first experimental phase 48 pigs were used (88.4 kg LW), 24 Iberian and 24 Landrace, which were fed with two experimental diets differing in the main sources of carbohydrates: maize (Diet MZ), highly digestible, or maize-sorghum and acorn (Diet SB), more resistant to the enzymatic digestion and with a higher tendency to be fermented. When animals reached an average body weight of 110 kg, the half of them were slaughtered. The second experimental phase were developed with the rest of pigs, 12 iberian and 12 landrace (108 kg LW). Dietary treatments were maintained, increasing the proportion of acorn in the diet SB in spite of maize. Pigs were slaughtered at an average body weight of 135 kg.Along the experimental period, Iberian pigs showed a higher voluntary feed intake (about 30%: P < 0.01), promoting worse feed:gain ratios. Between experimental diets were not observed differences in productive performances, except for a lower feed intake in pigs fed diet SB in the second experimental phase (P = 0,08), when acorn proportion was increased. Ileal digestibility of the organic matter was higher in landrace than in iberian pigs (P < 0,05) and in diet MZ than in SB (P < 0.01). Fermentation in hindgut allowed to compensate these differences in part, except for Iberian pigs fed diet SB, which showed the lowest digestibility coefficients in the whole of the digestive tract. The lower ability to ferment the whole of the substrate that reached the hindgut by Iberian pig was mainly associated to the lower transit time of digesta throughout its digestive compartment, calculated based on an indigestible flow marker.All these differences between breeds and diets affected to the extent and type of fermentation in the hindgut. In particular, differences were observed in the volatile fatty acids concentration and profile. Differences were also observed in purine bases concentration, as a quantitative value of the microflora, and in enzymatic activity of this microflora against different carbohydrate substrates. Landrace pigs showed a higher microflora concentration in caecum (P < 0,05), and lower in colon (P < 0.05) than Iberian pigs. However, microflora in caecum of Iberian pigs showed a higher in vitro activity against all carbohydrate substrates analysed. In reference to the fatness, Iberian pigs showed a higher lipogenic enzymatic activity than Landrace ones in both, subcutaneous and intramuscular depots. These results were associated with a higher (P < 0.001) backfat thickness and intramuscular fat content. Moreover, the Iberian pig fat had a lower polyunsaturated and higher monounsaturated FA contents. Between diets, there were not differences except for a tendency (P = 0,07) in backfat thickness, higher for diet MZ than for diet SB. In conclusion, it is evident a genetic contribution in many differences between Iberian and Landrace pigs. However, the type of dietary carbohydrates can promote in each breed different digestive strategies to their digestion. As a result, carbohydrates also could influence in lipid metabolism, although in different way depending on breed.