Los lagos y lagunas son utilizados como indicadores del cambio climático en todo el mundo. La celeridad con la que responden a los eventos atmosféricos convierte a estos ambientes en ideales para estudiar los efectos de la variabilidad climática de una región. Las lagunas pampeanas son cuerpos de agua someros, que carecen de estratificación y presentan una tendencia a la eutrofización. El fitoplancton constituye el nivel más importante de los productores primarios en la trama trófica de la mayoría de los ecosistemas acuáticos y es un elemento clave como indicador de la calidad del agua. El objetivo general de esta investigación fue conocer y comparar la respuesta de la comunidad fitoplanctónica a la variabilidad climática, las variables fisicoquímicas y a las actividades antrópicas en dos lagunas someras de la Región Pampeana con distintas características de salinidad (Laguna de Puan y La Salada). Las lagunas se estudiaron mediante muestreos mensuales de los parámetros fisicoquímicos y biológicos desde octubre 2012 a marzo 2015 en La Salada y desde abril 2014 a julio 2016 en Puan (mediciones de baja frecuencia). Se realizó una caracterización climática de cada sitio y se analizaron los eventos secos y húmedos de la región durante el período 1960-2016. Por otro lado, con sensores de medición continua (alta frecuencia), se obtuvieron parámetros ambientales (temperatura del aire, humedad relativa, velocidad del viento, dirección del viento y humedad relativa) y limnológicos (clorofila a, oxígeno disuelto, temperatura del agua). Las lagunas de Puan y La Salada están ubicadas al sudoeste de la provincia de Buenos Aires. Durante el desarrollo de esta investigación se determinó que la región estaba siendo influenciada por los efectos del fenómeno ENSO. Mediante la utilización del Índice Estandarizado de Precipitación (IEP) y el método de quintiles, se encontró que los años 2014, 2015 y 2016 fueron años húmedos. La precipitación registrada en cada sitio mostró diferencias significativas, determinando subregiones diferentes para cada laguna. En Puan, el análisis de alta frecuencia de las variables ambientales, realizado con el método de la Transformada Rápida de Fourier y el estudio de las condiciones sinópticas atmosféricas, permitió detectar un patrón de circulación de vientos local, generado por el Sistema Serrano de Ventania. Este patrón se caracterizó por un cambio en la dirección e intensidad del viento durante el día (mayor intensidad de dirección: S, SE) y la noche (menor intensidad con dirección N y NE). En la Laguna de Puan, las abundantes precipitaciones durante el período 2014-2015 afectaron el volumen, área y nivel del agua, y modificaron las características fisicoquímicas. En la laguna LaSalada, las características morfométricas y fisicoquímicas no mostraron fluctuaciones importantes durante los eventos lluviosos. Las condiciones fisicoquímicas entre estos dos cuerpos de agua someros, fueron significativamente distintas en la conductividad, la transparencia del agua, la concentración de nutrientes y la clorofila a. Sólo la laguna de Puan presentó variaciones anuales importantes de estos parámetros. Se estudió la dinámica temporal del fitoplancton mediante un análisis cualitativo y cuantitativo, se calculó biovolumen, biomasa, índices ecológicos y se analizaron los grupos funcionales de la comunidad fitoplanctónica. Los resultados de la serie temporal (octubre 2012 – marzo 2015) del fitoplancton en La Salada, no mostraron diferencias anuales importantes. La comunidad estuvo dominada por especies del género Ochromonas. La dominancia de estas especies se observó durante todo el período los máximos valores de abundancia se registraron durante el otoño de 2013 y 2014. El mantenimiento artificial del nivel del agua influye en la escasa fluctuación de las variables fisicoquímicas de la laguna La Salada. Esto genera que sea un ambiente con elevada estabilidad temporal en sus características (valores altos de transparencia y conductividad) que colabora con el desarrollo y permanencia de un grupo funcional (X3) dominante. Por el contrario, en Puan durante el período abril 2014 – julio 2016 se observó una gran variabilidad temporal de las abundancias fitoplanctónicas, reflejada en las diferencias observadas entre los años estudiados y en las diferencias estacionales. Durante 2014 la laguna de Puan sufría las consecuencias de la sequía de años previos, con escasa transparencia del agua y elevada conductividad. Estas condiciones y la ausencia de peces favorecieron el desarrollo de la comunidad zooplanctónica, que habría generado una importante presión de pastoreo, con un control “topdown” sobre el fitoplancton. En 2015 el nivel del agua se restableció dando lugar en primera instancia a especies de grupos funcionales de mayor tamaño (MP) y oportunistas (W1), mientras que al final del período de estudio (2016) se identificó una proliferación de Microcystis aeruginosa (M) cuya capacidad de latencia y potencial de toxicidad incrementan la importancia del monitoreo del fitoplancton en esta laguna. Las mediciones mensuales, permitieron establecer que la Laguna de Puan responde a la variabilidad climática de la región, generando importantes cambios en las comunidades fitoplanctónicas. Por su parte en La Salada, el fuerte efecto antrópico, debido al manejo lagunar, no permite detectar cambios en el fitoplancton durante los períodos secos y húmedos. Sin embargo, la medición en alta frecuencia de la clorofila a en La Salada reveló importantes fluctuaciones de este parámetro durante el pasaje de centros de baja presión. El paso de frentes, caracterizado por vientos fuertes, nubosidad y/o lluvias, provoca que la clorofila disminuya significativamente. La clorofila a tarda un tiempo aproximado de 1,5 a 2 días en volver al valor promedio mensual.Los sensores de alta frecuencia resultaron una herramienta fundamental para evaluar el comportamiento de estos ambientes en diferentes escalas temporales y determinar el efecto de las condiciones atmosféricas sobre las características biológicas. Los resultados de esta tesis, además de constituir un aporte al conocimiento de la comunidad fitoplanctónica de dos lagunas someras del sudoeste bonaerense, han demostrado la influencia atmosférica en sus diferentes escalas temporales (sinópticas e interanuales) sobre la comunidad de fitoplancton. Sin lugar a duda a futuro se deberían utilizar estos resultados para la planificación de estudios fitoplanctónicos lagunares. / Lakes and shallow lakes are used as indicators of climate change around the world. The quick response to atmospheric events, converts these environments as ideal to study the effects of climate variability of a region. The Pampean lagoons are shallow water bodies they have lack stratification and a tendency to eutrophication. Phytoplankton is the first link in the trophic chain and a key element of aquatic ecosystems as an indicator of water quality. The general objective aim of this research was to know and compare the response of phytoplankton community to climatic variability, physicochemical variables and anthropic activities in two shallow lagoons of the Pampean Region with different salinity (Puan and La Salada). The lagoons were studied by monthly sampling of the physicochemical and biological parameters during October, 2012 to March, 2015 in La Salada and April, 2014 to July, 2016 in Puan (low frequency measurements). They were studied monthly sampling of the physicochemical and biological parameters during October, 2012 to March, 2015 in La Salada and April, 2014 to July, 2016 in Puan (low frequency measurements). A climatic characterization of each site was carried out and the dry and humid events of the region were analyzed during the period 1960-2016. On the other hand, with continuous measurement sensors (high frequency), environmental parameters were obtained (air temperature, relative humidity, wind speed, wind direction and relative humidity) and limnological parameters (chlorophyll a, dissolved oxygen, water temperature). The Puan and La Salada lagoons are located southeast of the province of Buenos Aires. During this investigation it was determined that the region was being influenced by the effects of the ENSO. The Standardized Precipitation Index (IEP) and the quintile method, it was found that the years 2014, 2015 and 2016 were wet years. The rainfall recorded in each site had significant differences, determining different subregions for each lagoon. In Puan, the high frequency analysis of the environmental variables, carried out with the Fast Fourier Transform method and the study of atmospheric synoptic conditions, allowed us to detect a local wind circulation pattern, generated by the Sistema Serrano de Ventania. This pattern was characterized by a change in the direction and intensity of the wind during the day (greater intensity of direction: S, SE) and night (less intensity with direction N and NE). The abundant rainfall during the 2014-2015 in Puan Lagoon affected the volume, area and water level, and modified the physicochemical characteristics. In La Salada lagoon, the morphometric and physicochemical characteristics did not show significant fluctuations during rainy events. The physicochemical conditions between these two shallow water bodies were significantly different inconductivity, water transparency, nutrient concentration and chlorophyll a. Only in Puan shallow lakes shown important annual variations of these parameters. The temporal dynamics of phytoplankton was studied through a qualitative and quantitative analysis, biovolume calculation, biomass, ecological indexes and the implementation of a functional classification based on the one proposed by Reynolds (2002). The results of the time series (October 2012 – March 2015) of phytoplankton in La Salada, did not show significant annual differences. The community is dominated by species of the genus Ochromonas. The dominance of these species was observed throughout the period, the maximum abundance was recorded in autumn of 2013 and 2014. In La Salada lagoon, the artificial maintenance of the water level influences the low fluctuation of the physicochemical variables. This generates an environment with high temporal stability in its characteristics (high values of transparency and conductivity) that collaborates with the development and permanence of a dominant functional group (X3). In contrast, in Puan during April, 2014 – July, 2016 was observed a great temporal variability of the phytoplankton abundances, reflected in the differences between the years and seasonal differences. During 2014, the Puan lagoon suffered the consequences of the drought of previous years, with poor water transparency and high conductivity. These conditions and the lack of fish proved the development of the zooplankton community, which would have generated an important grazing pressure, with a "top-down" control over the phytoplankton. In 2015, the water level was restored, giving rise in the first instance to species of larger functional groups (MP) and opportunists (W1). While at the end of the study period (2016) a "bloom" of Microcystis aeruginosa (M) was identified, whose latent capacity and toxicity potential increase the importance of phytoplankton monitoring in this lagoon. The monthly measurements allowed determine the Puan Lagoon responds to the climatic variability of the region, generating important changes in the phytoplankton communities. Whilst in La Salada, the strong anthropic effect due to management, does not allow detect changes in phytoplankton during dry and wet periods. However, the high frequency measurement of chlorophyll a in La Salada revealed significant fluctuations of this parameter during low pressure centers. The fronts, characterized strong winds, cloudiness and / or rainfall, causes chlorophyll decrease significantly. Chlorophyll a takes approximately 1.5 to 2 days to return to normal value. The high frequency sensors were a fundamental to evaluate the behavior of these ecosystems at different time scales and determine the effect of atmospheric conditions on biological characteristics. The results of this thesis, in addition to making a contribution to the knowledge of the phytoplankton community of two shallow lagoons of the southwest of Buenos Aires, have demonstrated the atmospheric influence in their different temporal scales (synoptic and interannual) on phytoplankton community. Without doubt in the future these results should be used for the planning of lagoon phytoplankton studies.

El análisis de las heces es una herramienta fundamental para el trabajo de campo, especialmente para identificar la presencia de una determinada especie en un área. Los ácidos biliares fecales y su concentración relativa siguen patrones que son especie-específicos, y pueden ser caracterizados por Cromatografía en Capa Fina (TLC) y Cromatografía Líquida de Alta Performance (HPLC). Estas técnicas han sido utilizadas para diferenciar heces de varias especies de mamíferos, pero nunca en Xenarthra. En esta tesis se identificaron, mediante dichas técnicas, los perfiles de ácidos biliares fecales de 11 especies de Xenarthra, a partir del análisis de 107 heces de diferentes individuos: Zaedyus pichiy (n=10), Chaetophractus vellerosus (n=5), Chaetophractus villosus (n=57), Dasypus hybridus (n=4), Priodontes maximus (n=2), Tamandua tetradactyla (n=14), Myrmecophaga tridactyla (n=4), Tolypeutes matacus (n=8), Euphractus sexcinctus (n=1), Choloepus didactylus (n=1) y C. hoffmanni (n=1). Se encontraron diferencias entre los patrones de ácidos biliares para todas las especies, pero no entre machos y hembras, ni entre animales de cautiverio y silvestres de la misma especie. La TLC resultó ser una técnica útil, de costo relativamente bajo y rápida para el análisis de los perfiles de ácidos biliares fecales. Sin embargo, presentó ciertas limitaciones en la resolución de los ácidos biliares tauroconjugados. La HPLC demostró ser una técnica más resolutiva y sensible que la TLC, permitiendo la separación e identificación de los ácidos biliares tauroconjugados, y de otros compuestos no visualizados por TLC. El 90% o más de los ácidos biliares fueron del tipo VI, con estructura C24. Todas las especies presentaron DHCA, UDCA, CA, GCA, TCA, TDCA y LCA. Los valores de similitud entre los patrones de ácidos biliares fecales reflejaron, en su mayoría, las relaciones filogenéticas establecidas para el Superorden Xenarthra. Se demostró para Xenarthra que la determinación cromatográfica de los ácidos biliares fecales es un método preciso para la identificación específica de heces, por lo que resultaría una valiosa herramienta ecológica. Estos resultados son los primeros para Xenarthra y podrían ser importantes para futuros estudios acerca de la fisiología, ecología y conservación del grupo. / The analysis of feces is a fundamental tool for field work, especially to identify the presence of certain species in an area. Fecal bile acids and their relative concentration follow patterns that are species-specific, and can be characterized by Thin Layer Chromatography (TLC) and High Performance Liquid Chromatography (HPLC). These techniques have been used for differentiating feces of several mammal species; however, it has never been used for Xenarthra species. In this thesis we identified, by those techniques, the fecal bile acid profile of 11 Xenarthra species, by the analysis of 107 feces from different individuals: Zaedyus pichiy (n=10), Chaetophractus vellerosus (n=5), Chaetophractus villosus (n=57), Dasypus hybridus (n=4), Priodontes maximus (n=2), Tamandua tetradactyla (n=14), Myrmecophaga tridactyla (n=4), Tolypeutes matacus (n=8), Euphractus sexcinctus (n=1), Choloepus didactylus (n=1) and C. hoffmanni (n=1). There were differences between the bile acid patterns of all the species, but not between males and females, nor between wild and captive animals of the same species. TLC was a useful, low cost and rapid technique to analyze fecal bile acid profiles. However, it showed some limitations in the resolution of tauroconjugated bile acids. HPLC was more resolute and sensitive than TLC, allowing separation and identification of tauroconjugated bile acids and of other compounds which were not visualized by TLC. 90% or more of the bile acids were of the type VI, with a structure C24. All species presented DHCA, UDCA, CA, GCA, TCA, TDCA and LCA. Similitude values among fecal bile acid profiles of all species reflected, in a great majority, phylogenetic relationships established for the Superorden Xenarthra. We established, for Xenarthra, that chromatographic determination of fecal bile acids is a precise method for specific identification of feces, being a useful ecological tool. These results are the first for Xenarthra and would be important for future studies about the physiology, ecology and conservation of the group.

El desarrollo de tecnologías para sintetizar nuevos genomas e introducirlos dentro de hospedadores con sus respectivos cromosomas naturales inactivados abre las puertas a nuevos horizontes en biología sintética. Es de suma importancia aprovechar la habilidad de usar métodos computacionales para predecir y optimizar genomas sintéticos antes de llevar a cabo su síntesis. El objetivo de esta tesis es propulsar la ingeniería de genomas sintéticos de una célula procariota y otras dos eucariotas usando modelos cuantitativos a escala genómica. Así pues, he desarrollado una nueva metodología para el diseño automatizado de genomas sintéticos que se basa en una optimización que computacionalmente imita la evolución natural de genomas. Primero, he abordado el diseño de la red genómica transcripcional de Escherichia coli con adaptación a entornos cambiantes. Aplicando métodos de ingeniería reversa a los datos masivos disponibles de la transcripción y señalización para la bacteria, tratamos entender los principios de diseño que determinan la regulación de su transcriptoma. Encontramos que el genoma de E. coli puede ser rediseñado de tal forma que tenga una estructura reguladora transcripcional más simple manteniendo aún la respuesta fisiológica global ante ambientes fluctuantes. Estos genomas son más sensibles y muestran una respuesta más robusta ante ambientes agresivos. Segundo, he estudiado cómo los virus reprograman los chasis celulares de sus hospedadores asumiendo que existen mecanismos por los cuales los virus son capaces de superar con éxito las defensas expuestas por los hospedadores y modificar la expresión de sus genes en su propio beneficio. He desarrollado un nuevo modelo cuantitativo de la regulaci\'on transcripcional a nivel genómico de Arabidopsis thaliana para explorar el paisaje de posibles genomas rediseñados. Encontré un conjunto básico de genes del hospedador cuyos silenciamiento o sobre-expresión dieron pie a la predicción de perfiles de transcripción que s / Carrera Montesinos, J. (2012). AUTOMATIC COMPUTATIONAL DESIGN OF SYNTHETIC GENOMES [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/35380

The advances in high-throughput sequencing techniques and the technological development accompanying them have favoured the development and popularisation of a new range of genomic research disciplines, collectively known as the omics. These technologies are capable of simultaneously measuring thousands of molecules which are essential for life, including DNA, RNA, proteins, and metabolites. Historically, classical genomic research has followed a reductionist approach by studying the structure, regulation, and function of these biological units independently. However, despite being a powerful analytical tool, the reductionist method cannot explain many of the biological phenomena that take place in living systems. This is because these biological events are not represented by the sum of their components, rather, only the interacting dynamics of the different omics elements can explain their complexity. In recent years Systems Biology has established itself as a multidisciplinary area of research which tries to model the dynamic behaviour of biological systems by holistically studying the interactions between the different omics disciplines; it combines simultaneous measurements of different types of molecules and integrates multiple sources of information in order to identify changing components in a coordinated way and under controlled study conditions. Thus, Systems Biology is an interdisciplinary area that requires biologists, mathematicians, biochemists, and other researchers to work closely together, and in which computer sciences plays a fundamental role because of the volume and complexity of the data handled. This thesis addresses the problem of data management, integration, and analysis in multi-omics studies. More specifically, this research focused on two of the most characteristic computational challenges in Systems Biology: the development of integrated databases and the problem of integrative visualisation. Therefore, the first part of this work was devoted to designing and creating a bioinformatics resource for managing multi-omics experiments. The resulting platform, known as STATegra EMS, offers a complete set of tools that facilitate the storage and organisation of the large datasets generated during omics experiments, and also provides tools for data annotation in the later stages of processing and analysis of the information. The development of this platform required overcoming problems created by the heterogeneity, volume, and high variability of the data. Thus, as part of the solution to these problems, detailed metadata can be recorded within STATegra EMS, allowing dataset discrimination and successful data integration. To aid this process, the platform also offers a collaborative and easy-to-use web interface that combines modern web technologies and well-known community standards to represent the different components of the integrated experiments. The second part of this thesis examines the current situation and challenges in integrative data visualisation in multi-omic experiments, and presents the PaintOmics 3 web tool which was developed to address these issues. Since the capacity of the human brain for visual processing is highly evolved, integrative visualisation combined with data analysis techniques is probably one of the most powerful tools for interpreting and validating results in Systems Biology. PaintOmics 3 provides a comprehensive framework for performing biological function enrichment analyses in experiments with multiple conditions and data types; it combines powerful tools for integrative data visualisation on KEGG molecular-interaction diagrams, biological-process interaction-networks, and statistical analyses. Moreover, unlike similar tools, PaintOmics 3 is interactive and easy to use, and stands out for its flexibility and the variety of omics data types it accepts, which include epigenomics data based on genomic regions, proteomics data, and miRNA-study data. / Los avances en las técnicas de secuenciación y el abaratamiento tecnológico han favorecido el desarrollo y la popularización de una nueva gama de disciplinas de investigación genómica, conocidas como "ómicas". Estas tecnologías son capaces de realizar mediciones simultáneas de miles de moléculas esenciales para la vida, tales como el ADN, el ARN, las proteínas y los metabolitos. Históricamente, la investigación genómica clásica ha seguido un enfoque reduccionista al estudiar la estructura, regulación y función de estas moléculas de manera independiente. Sin embargo, el método reduccionista es incapaz de explicar muchos de los fenómenos biológicos que tienen lugar en un sistema vivo, sugiriendo que la esencia del sistema no puede explicarse simplemente mediante la enumeración de elementos que lo componen, sino que radica en la dinámica de los procesos biológicos que entre ellos acontecen. La Biología de Sistemas se ha establecido en los últimos años como el área de investigación multidisciplinaria que trata de modelar el comportamiento dinámico de los sistemas biológicos a través del estudio holístico de las interacciones entre sus partes, combinando mediciones simultáneas de diferentes tipos de moléculas e integrando múltiples fuentes de información para identificar aquellos componentes que cambian de manera coordinada en las condiciones estudiadas. La BS es un área interdisciplinar que requiere que biólogos, matemáticos, bioquímicos y otros investigadores trabajen en estrecha colaboración, y en la que la informática tiene un papel fundamental dado el volumen y la complejidad de los datos. Esta tesis aborda el problema de la gestión, integración y análisis de los datos en estudios multi-ómicos. Más específicamente, la investigación se ha centrado en dos de los retos computacionales más característicos de la BS: el desarrollo de bases de datos integrativas y el problema de la visualización integrativa. Así, la primera parte de este trabajo se ha dedicado al diseño y creación de un recurso bioinformático para la gestión de experimentos multi-ómicos. La plataforma desarrollada (STATegra EMS) ofrece un conjunto de herramientas que facilitan el almacenamiento y la organización de los grandes conjuntos de datos que son generados durante los experimentos, así como la anotación de las posteriores etapas de procesamiento y análisis de la información. La heterogeneidad, el volumen y la variabilidad de los datos son algunos de los obstáculos que han sido abordados durante el desarrollo del STATegra EMS, con el fin de alcanzar un registro detallado de la meta-información que permita discriminar cada conjunto de datos y lograr así una integración exitosa de la información. Para ello, la plataforma desarrollada ofrece una interfaz web colaborativa y de fácil manejo en la que se combinan modernas tecnologías web y conocidos estándares comunitarios para la representación de los diferentes componentes del experimento. En la segunda parte de esta tesis se discuten la situación actual y las dificultades de la visualización integrativa de datos multi-ómicos, y se presenta la herramienta desarrollada, PaintOmics 3. La visualización integrativa combinada con técnicas de análisis de datos es probablemente una de las herramientas más poderosa para la interpretación y validación de los resultados en BS. PaintOmics 3 proporciona un completo marco de trabajo para realizar análisis de enriquecimiento de funciones biológicas en experimentos con múltiples condiciones y tipos de datos, en el que se combinan potentes herramientas de visualización integrativa sobre diagramas de interacción molecular y redes de reacción KEGG, redes de interacción de procesos biológicos, y estudios estadísticos de los datos. Además, a diferencia de otras herramientas, PaintOmics 3 destaca por su facilidad de uso e interactividad, así como por su flexibilidad y variedad de los datos / Els avenços en les tècniques de seqüenciació d'alt rendiment i l'abaratiment tecnològic posterior han afavorit el desenvolupament i la popularització d'una nova gamma de disciplines d'investigació genòmica, conegudes col¿lectivament com a "òmiques". Aquestes tecnologies permeten realitzar mesuraments simultanis de milers de molècules essencials per a la vida, com ara l'ADN, l'ARN, les proteïnes i els metabòlits. Històricament, la investigació genòmica clàssica ha seguit un enfocament reduccionista a l'hora d'estudiar l'estructura, la regulació i la funció d'aquestes unitats biològiques de manera independent. No obstant això, el mètode reduccionista és incapaç d'explicar molts dels fenòmens biològics que tenen lloc en un sistema viu, suggerint que l'essència del sistema no es pot explicar simplement mitjançant l'enumeració d'elements que el componen, sinó que radica en la dinàmica dels processos biològics que tenen lloc entre ells. La Biologia de Sistemes (BS) ha esdevingut els darrers anys l'àrea d'investigació multidisciplinària que tracta de modelar el comportament dinàmic dels sistemes biològics a través de l'estudi holístic de les interaccions entre les seues parts, combinant mesuraments simultanis de diferents tipus de molècules i integrant múltiples fonts d'informació per a identificar aquells components que canvien de manera coordinada en les condicions objecte d'estudi. La BS és una àrea interdisciplinar que requereix que biòlegs, matemàtics, bioquímics i altres investigadors treballen plegats i en la qual la informàtica té un paper fonamental, atès el volum i la complexitat de les dades emprades. Aquesta tesi aborda el problema de la gestió, la integració i l'anàlisi de les dades en estudis multi-òmics. Més concretament, la investigació s'ha centrat en dos dels reptes computacionals més característics de la BS: el desenvolupament de bases de dades integratives i el problema de la visualització integrativa. Així, la primera part d'aquest treball s'ha dedicat al disseny i creació d'un recurs bioinformàtic per a la gestió d'experiments multi-òmics. La plataforma desenvolupada (STATegra EMS) ofereix un conjunt d'eines que faciliten l'emmagatzematge i l'organització dels grans conjunts de dades que són generats durant aquests experiments, així com l'anotació de les etapes posteriors de processament i anàlisi de la informació. L'heterogeneïtat, el volum i l'alta variabilitat de les dades òmiques són alguns dels obstacles que han estat abordats durant el desenvolupament de l'STATegra EMS, amb la finalitat d'assolir un registre detallat de la meta-informació que permeta discriminar cada conjunt de dades i aconseguir així una integració reeixida de la informació. Per a aconseguir-ho, la plataforma desenvolupada ofereix una interfície web collaborativa i fàcil de fer servir que conjumina modernes tecnologies web i coneguts estàndards comunitaris per a la representació dels diferents components de l'experiment. En la segona part d'aquesta tesi s'hi estudia la situació actual i les dificultats de la visualització integrativa de dades en experiments multi-òmics i s'hi presenta l'eina web desenvolupada: PaintOmics 3. La visualització integrativa en combinació amb tècniques d'anàlisi de dades és probablement una de les eines més poderosa per a la interpretació i validació dels resultats en BS. PaintOmics 3 proporciona un marc complet de treball per a fer anàlisis d'enriquiment de funcions biològiques en experiments amb múltiples condicions i tipus de dades; s'hi combinen eines potents de visualització integrativa de dades sobre diagrames d'interacció molecular i xarxes de reacció KEGG, xarxes d'interacció de processos biològics i estudis estadístics de les dades. A més, a diferència d'altres eines desenvolupades, PaintOmics 3 és molt interactiva i fàcil d'usar, i destaca per la flexibilitat i varietat de dades que accepta, co / Hernández De Diego, R. (2017). Development of bioinformatics resources for the integrative analysis of Next Generation omics data [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/91227

Durante la presente Tesis Doctoral se han estudiado los efectos inmunotoxicológicos de la exposición mediante baño a arsénico, cadmio y mercurio en la dorada (Sparus aurata L.), la cual es una especie que posee la mayor tasa de producción en la acuicultura mediterránea. Por otra parte, también se han estudiado los parámetros inmunológicos y físico-químicos del moco de la piel de cinco especies de peces teleósteos marinos. En el caso de la dorada los parámetros inmunológicos en el moco se compararon con los presentes en el suero. Por último, se evaluaron los efectos de estos metales pesados en la inmunidad de la mucosa de la piel de la dorada. Por otra parte, los peces ocupan una posición filogenética clave en la evolución de los vertebrados representando el primer grupo animal que tiene un sistema inmunitario innato y adaptativo bien estructurado, en este sentido, el estudio de la inmunología de este grupo de vertebrados tiene un doble interés científico y filogenético básico. En primer lugar, hemos evaluado los efectos de la exposición mediante baño a concentraciones sub-letales de arsénico (As), cadmio (Cd) y mercurio (Hg) en la dorada, con especial énfasis en la respuesta inmunitaria innata. En el caso del As, se observaron alteraciones histológicas en el hígado, así como acumulación de este metal en este órgano después de 30 días de exposición. Los parámetros inmunitarios humorales (niveles de IgM, actividades del complemento y la peroxidasa) no se vieron afectados, mientras que los parámetros innatos celulares del riñón cefálico (peroxidasa, explosión respiratoria y las actividades fagocíticas en los leucocitos) se incrementaron significativamente después de 10 días de exposición en comparación con los peces control. Del mismo modo, con respecto a la exposición a Cd, se observaron alteraciones morfológicas progresivas en el hígado y en el páncreas exocrino que se correlacionaron con la acumulación hepática de Cd, la reducción en la actividad del complemento en el suero y la explosión respiratoria en los leucocitos en un grado significativo después de 10 y 30 días de exposición. La actividad de la peroxidasa en el suero y la fagocitosis de los leucocitos aumentaron en diferentes momentos del muestreo, mientras que los niveles de IgM en el suero y la actividad de la peroxidasa en los leucocitos resultaron inalterados. Finalmente, se confirmaron los efectos toxicológicos del Hg porque los ejemplares de dorada expuestos mediante baño mostraron un aumento de las enzimas antioxidantes en el hígado después de 2 días, alteraciones histopatológicas en el hígado y la piel, así como la sobre-expresión de genes relacionados con el metabolismo de xenobióticos, el estrés celular y la apoptosis en la piel. Además, las actividades del complemento y la peroxidasa en el suero se incrementaron, así como la peroxidasa, la explosión respitaroria y las actividades fagocíticas en los leucocitos de riñón cefálico que se incrementaron en diferentes tiempos de exposición. En segundo lugar, se identificaron y caracterizaron los diferentes mecanismos de defensa humorales constitutivos de la mucosa de la piel de la dorada (Sparus aurata) y se compararon con los presentes en el suero. Por lo tanto, se demostró que el moco de la piel de la dorada contiene niveles más bajos de IgM, niveles similares de lisozima, fosfatasa alcalina y proteasas, y más altos en actividades como la esterasa, peroxidasa y antiproteasa que en el suero. Asimismo, el moco de la piel reveló una fuerte actividad bactericida contra bacterias patógenas de peces testadas en comparación con la actividad encontrada en el suero, mientras que las bacterias no patógenas pueden incluso crecer mejor en la presencia de moco. Además, se evaluaron los mecanismos de defensa humoral y parámetros físico-químicos en el moco de la piel de cinco especies de teleósteos marinos. Se observaron varias correlaciones entre los parámetros como el pH, la conductividad y el potencial redox, así como, entre la densidad y la osmolaridad. Centrándose en la respuesta inmunitaria, los resultados mostraron que mientras que algunas de las actividades inmunitarias fueron muy similares en los peces estudiados, otras, tales como las actividades de la proteasa, antiproteasa, fosfatasa alcalina, esterasa y peroxidasa variaron dependiendo de las especies de peces. Por último, se investigó si los parámetros de la inmunidad innata de las mucosas de la piel determinados en la dorada se ven afectados o no por los metales pesados ensayados anteriormente. De este modo, se detectaron algunos cambios en la composición del moco y en las funciones inmunitarias después de la exposición a estos metales. En general, el perfil de carbohidratos sufrió pequeñas variaciones y la mayoría de las actividades enzimáticas se incrementaron después de la exposición. Curiosamente, el Hg provocó los incrementos más importantes en la mucosa de la piel, mientras que los perfiles de proteínas obtenidos por SDS-PAGE y HPLC mostraron poca variación en el moco de la dorada después de la exposición a estos metales. En conclusión, estos resultados podrían ser útiles para una mejor comprensión de los efectos de la exposición a metales pesados en el sistema inmunitario de la dorada y como podrían afectar a la biología marina, la acuicultura o a los consumidores humanos. Por otra parte, el estudio de la función y el comportamiento de la inmunidad de las mucosas en la piel, como un componente clave del sistema inmunitario innato, podría ayudar a comprender la resistencia de los peces, así como la presencia y distribución de los patógenos y la magnitud de las infecciones y el uso de los parámetros como biomarcadores en la toxicología de los peces, los cuales serían los aspectos de mayor importancia para la acuicultura / During the present PhD Thesis, we have studied the immunotoxicological effects of waterborne exposure to arsenic, cadmium and mercury in the gilthead seabream (Sparus aurata L.), which is a species with the highest rate of production in Mediterranean aquaculture. Furthermore, the immunological and physico-chemical parameters of the skin mucus from five marine teleost fish species have been also studied. In the case of gilthead seabream the immunological parameters in mucus were compare with those present in serum. Finally, the effects of these heavy metals in the skin mucosal immunity of gilthead seabream were evaluated. Moreover, fish occupy a key phylogenetic position in the evolution of vertebrates representing the first animal group that has a well structured innate and adaptive immune system; in this sense, the study of the immunology of this group of vertebrates has a dual basic scientific and phylogenetic interest. Firstly, we have evaluated the effects of waterborne exposure to sub-lethal concentrations of arsenic (As), cadmium (Cd) and mercury (Hg) in the teleost fish gilthead seabream, with special emphasis in the innate immune response. In the case of As, we observed histological alterations in the liver as well as As-accumulation in this organ after 30 days of exposure. The humoral immune parameters (seric IgM, complement and peroxidase activities) were not affected while the cellular innate parameters of head-kidney (leucocyte peroxidase, respiratory burst and phagocytic activities) were significantly increased after 10 days of exposition compared to the control fish. Similarly, regarding Cd exposure, it was observed progressive deleterious morphological alterations in liver and exocrine pancreas that correlated with the hepatic Cd-accumulation, reduction in the serum complement activity and leucocyte respiratory burst to a significant extent after 10 and 30 days of exposure. The serum peroxidase activity and leucocyte phagocytosis were increased at different sampling times while serum IgM levels and leucocyte peroxidase activity resulted unaltered. Finally, toxicological effects were confirmed for Hg because waterborne-exposed seabream specimens showed increased liver antioxidant enzymes after 2 days, histopathological alterations in the liver and skin as well as up-regulation of the expression of genes related to xenobiotic metabolism, cellular stress and apoptosis in the skin. Further, serum complement and peroxidase activities were increased, as well as head-kidney leucocyte peroxidase, respiratory burst and phagocytic activities were increased in different exposure time. Secondly, different constitutive humoral defence mechanisms of the skin mucus of gilthead seabream (Sparus aurata) were identified and characterized and compared with those present in the serum. Thus, it was demonstrated that gilthead seabream skin mucus contains lower levels of IgM, similar levels of lysozyme, alkaline phosphatase and proteases, and higher esterase, peroxidase and antiprotease activities than serum. Skin mucus revealed stronger bactericidal activity against tested fish pathogen bacteria compared to the serum activity, whilst non-pathogen bacteria can even grow better in the presence of mucus. In addition, humoral defence mechanisms and physico-chemical parameters in the skin mucus of five species of teleosts were evaluated. Several correlations were observed between parameters as pH, conductivity and redox potential, as well as, density and osmolarity. Focusing on the immunological response, results showed that while some immune activities were very similar in the studied fish other such as protease, antiprotease, alkaline phosphatase, esterase and peroxidase activities varied depending on the fish species. Finally, we investigated whether the skin mucus innate immune parameters determined in the gilthead seabream are affected or not by the heavy metals assayed above. Thus, some changes in the mucus composition and immune functions after heavy metal exposure were detected. Overall, carbohydrate profile suffered little changes and most of the enzymatic activities were increased after exposition. Interestingly, Hg evoked the most important increments in the skin mucus and protein profiles obtained by SDS-PAGE and HPLC showed little variations in the seabream mucus after exposure to heavy metals. In conclusions, these results could be useful for better understanding the effects of exposition to heavy metals in the seabream immune system and as could interfere with fish biology, aquaculture management or human consumers. Moreover, the study of the role and behaviour of the mucosal immunity in skin, as a key component of the innate immune system, could help to understand the fish resistance as well as the presence and distribution of pathogens and magnitude of infections and use of parameters as biomarkers in fish toxicology, which would be aspects of major importance for the aquaculture industry.

Determina la naturaleza del impacto de las praderas de C. filiformis sobre las comunidades bentónicas submareales en el Perú. Para ello se evaluó la dinámica estacional de los organismos que habitan la epifauna e infauna en tres diferentes tipos de hábitat (1) hábitat bentónico dominado por C. filiformis, (2) hábitats dominado por praderas de algas rojas del género Rhodymenia y (3) hábitats adyacentes con similares características de sustrato, pero sin presencia de algas, llamados hábitats sin macroalgas. Los muestreos fueron realizados en dos de los lugares con mayor productividad y diversidad de recursos pesqueros del Perú, bahía Samanco y bahía Paracas. Esta actividad se realizó en dos estaciones; agosto/setiembre del 2017 (invierno) y enero/febrero del 2018 (verano). En cada localidad se seleccionaron dos estaciones de muestreo con una distancia mayor a 1000 m entre estación y con diferentes condiciones físicas. Para la colecta de organismos epibentónicos se utilizó un cuadrado de PVC de 50x50cmm (n=3). Para la colecta de la infauna se tomó tres muestras de sedimentos, con un core cilíndrico de PVC (10x15 cm), en cada uno de los hábitats. El muestreo se realizó con el apoyo de dos buzos científicos. Todas las muestras fueron colocadas en bolsas plásticas debidamente rotuladas y fijadas con alcohol absoluto para su traslado y posterior análisis en el laboratorio. Los resultados del presente estudio muestran claramente que la presencia de los hábitats formados por C. filiformis alteran la comunidad de invertebrados macrobentónicos asociados a la infauna y epifauna en el Perú. Análisis descriptivos e inferenciales muestran que los hábitats formados por C. filiformis difieren significativamente con los hábitats de Rhodymenia spp. y de aquellos sin macroalgas; estas diferencias entre hábitats no mostraron un patrón espacial y temporal. Las diferencias mostradas entre las zonas con Rhodymenia spp. y aquellas sin macroalgas también deberían ser consideradas como un impacto negativo, sin embargo, estas diferencias son cuestionables debido a que Rhodymenia spp.; son especies residentes y los cambios en sus hábitats son parte de la dinámica de mantenimiento del ecosistema bentónico. Finalmente, el presente estudio muestra que la presencia de C. filiformis causa un impacto negativo en los hábitats de especies residentes como Rhodymenia spp. y de aquellos sin macroalgas en las bahías Samanco y Paracas. / Tesis

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Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Se determina la calidad microbiológica de la bahía con dos monitoreos, los meses escogidos son mayo y octubre del 2014, con la finalidad de determinar si los indicadores microbiológicos se encuentran dentro de los estándares de calidad ambiental para aguas, en especial aquellas destinadas para la producción de moluscos bivalvos. Se seleccionan un total de 33 estaciones por mar y línea costera en mayo y 44 estaciones en octubre. Se determina la cantidad de coliformes mediante la técnica de diluciones en tubo múltiple (NMP). Se encuentran valores de coliformes que sobrepasan los estándares sólo en el mes de mayo, registrándose valores de 8,0 x 10 NMP/100mL y 2,4 x 103 NMP/100mL de Coliformes totales por agua de mar y por línea de costa, respectivamente. En octubre los valores obtenidos de coliformes no exceden los límites correspondientes. Se determinan parámetros físico-químicos como temperatura, pH, salinidad, oxígeno disuelto, nutrientes, DBO5, sulfuros de hidrógeno y sólidos suspendidos totales. Se observa un pequeño descenso de la temperatura de mayo (22.3°C) a octubre (17.3°C), a nivel superficial, la salinidad varia de 34,839 a 35,128 ups; los valores de pH fluctuaron de 7,52 a 8 en mayo y de 7,16 a 8,25 en octubre. Los valores de DBO5 hallados se encuentran dentro de los estándares de calidad (10mg/L), al igual que los valores de oxígeno disuelto (4 mg/L). Los niveles de sulfuro de hidrógeno varían desde no detectado a 0,01 mg/L, por contraparte, los resultados de sólidos suspendidos totales superan ampliamente los estándares (30 mg/L) encontrándose en mayo el valor máximo de 119,90 mg/L y para octubre el máximo valor es de 71,29 mg/L. La información obtenida del presente trabajo es comparada con la del Estudio de Línea Base Ambiental del año 2007, observándose que la calidad ambiental de la Bahía de Sechura ha tenido una mejora significativa desde el 2007 hasta la actualidad, lo que favorece a una acuicultura sostenible, siempre y cuando las autoridades implementen normativas que ayuden a mantener la calidad higiénico-sanitaria de dicha bahía. / Tesis

Determina la preservación de la diversidad y distribución del fitoplancton silíceo en los sedimentos superficiales del margen continental frente al Perú y Ecuador. Analiza 110 muestras de columna de agua y sedimento superficial de 29 estaciones de muestreo ubicadas entre 13 y 100mn de distancia a costa y de 59 hasta 2607m de profundidad distribuidas latitudinalmente frente a un perfil paralelo al margen continental desde la línea ecuatorial (Ecuador) hasta mar afuera de Punta San Fernando, Ica (Perú) durante la primavera del 2008. Identifica un total de 48 especies de fitoplancton silíceo, siendo las diatomeas las más abundantes (45 especies). En la columna de agua se determina que la disolución relativa del fitoplancton se produce a los 50m de profundidad. Existe una moderada a buena preservación de especies en los sedimentos, en mayor proporción de diatomeas más robustas tales como Thalassionema nitzschioides var nitzschioides (35,2%), Thalassionema nitzschioides var parva (9,9%) Cyclotella striata (5%) y esporas de Chaetoceros sp. (5,8%). Entre las especies de fitoplancton silíceo también se preservaron silicoflagelados como Dictyocha fibula, y Octactis octonaria. Las especies fitoplanctónicas silíceas muestran una distribución típica propia de las masas de agua que participan dentro del área de estudio. / Tesis