126 f. / Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2013-08-26T15:03:19Z No. of bitstreams: 1 Tese doutorado Gilmara - versao final.pdf: 18224828 bytes, checksum: 1f3f2af3ca28cc20aa72bad42c59c0f2 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca(anahilda@ufba.br) on 2013-08-26T15:05:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese doutorado Gilmara - versao final.pdf: 18224828 bytes, checksum: 1f3f2af3ca28cc20aa72bad42c59c0f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-08-26T15:05:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese doutorado Gilmara - versao final.pdf: 18224828 bytes, checksum: 1f3f2af3ca28cc20aa72bad42c59c0f2 (MD5) Previous issue date: 2013 / CNPq / Contaminantes traços ocorrem naturalmente nos diversos compartimentos do ambiente marinho. Entretanto, as atividades antrópicas proporcionam um aporte elevado de elementos traços e maiores para o ambiente, o qual pode impactar negativamente nos compartimentos abióticos, bem como na biota, comprometendo os serviços ambientais e a ecologia dos diversos ambientes costeiros. Neste contexto, este estudo teve dois objetivos. O primeiro visou otimizar métodos para a determinação de elementos traços e maiores em tecidos de poliqueta e esqueletos de coral. O segundo propôs identificar candidatos potenciais (poliqueta - Chaetopterus variopedatus e caranguejo simbionte Polyonyx gibbesi; moluscos bivalves - Crassostrea rhizophorae, Anomalocardia brasiliana, Mytella guyanensis, Lucina pectinata e Braquidontes exustus) a organismos biomonitores de contaminação por elementos traço e maiores para a Baía de Todos os Santos (BTS). Amostras de bivalves foram coletadas na BTS e Baía de Camamu em 2010 e 2011. As amostras de poliquetas foram coletadas na BTS, entre 2010 e 2012. Amostras de sedimento foram coletadas para análise química e granulométrica. Na BTS, tubo de poliquetas e caranguejo simbionte (P. gibbesi) foram coletados juntamente com poliqueta. Amostras para a análise química foram secas, moídas e submetidas à digestão ou extração com solução ácida para solubilização dos analitos. Em laboratório foram feitos testes de otimização para a digestão ácida das amostras de esqueleto de coral e tecido de poliqueta. Para poliqueta, o método otimizado para digestão por microondas com cavidade, com o uso de mistura ácida de 8,1 mol L-1, forneceu bons resultados e foi aplicado às amostras coletadas na BTS. O método otimizado para digestão de esqueleto de coral, usando solução ácida de 6 mol L-1, forneceu bons resultados para um maior número de elementos traço e pode ser aplicado em pesquisa futura com amostras de esqueletos de corais, para monitorar a contaminação de recifes por Cr, Cd, Co, Cu, Mn e Sn. As concentrações de elementos traço das amostras foram determinadas por espectrometria de massa (ICP-MS) e/ou emissão (ICP OES) com plasma indutivamente acoplado. Os resultados mostraram que cada organismo estudado respondeu de modo diferenciado ao nível de contaminação do ambiente em que vive, incorporando elementos traço e/ou maiores nos tecidos. A incorporação foi influenciada por vários fatores, tais como o tipo de contaminante e a biodisponibilidade no ambiente, nível de contaminação, habitat, hábito alimentar e a fisiologia. Esses fatores foram avaliados em conjunto e considerados na escolha dos melhores candidatos a biomonitores de uma área. Como os níveis de contaminação variam ao longo da BTS, devido às inúmeras fontes de contaminantes, é importante utilizar mais de um grupo de organismo para representar a contaminação de toda a área amostrada. Dentre as espécies estudadas, a ostra C. rhizophorae armazenou concentrações bem mais altas de Cu, Cd e Zn, devido à própria fisiologia. Porém, considerando a distribuição geográfica dos organismos estudados na BTS, as espécies de bivalves M. guyanensis e A. brasiliana, e o poliqueta C. variopedatus, por apresentarem concentrações similares para um maior número de elementos (Al, Ba, Co, Cr, Mn, e Zn), são as mais indicadas a biomonitoras destes contaminantes para a BTS, podendo ser utilizadas no monitoramento de outras regiões costeiras tropicais. / Salvador

Le platine (Pt) est un élément technologique critique (ETC) et un contaminant émergent dans les compartiments environnementaux. Peu de données existent concernant ses concentrations, sa distribution et sa dynamique dans le milieu naturel. Ce travail combine des résultats d'expérimentation en laboratoire à des observations de terrain afin d'étudier la biogéochimie de Pt dans les systèmes côtiers (Océan Atlantique et Méditerranée). Une expérimentation exposant des huîtres à une large gamme de concentrations de Pt a produit les premières données de cinétique d’accumulation de Pt dans les bivalves marins et reflète l’assimilation de Pt constatée in situ. À des niveaux d’expositions réalistes (50 et 100 ng.L-1), la relation linéaire positive entre les niveaux d'exposition et celles des tissus justifie l'utilisation des huîtres comme sentinelles des niveaux de Pt dans l’eau de mer. À forts niveaux de Pt (10 000 ng.L-1), des effets délétères sur l’état physiologique des huîtres (e.g. augmentation du stress oxydatif et mobilisation du stock énergétique) sont observés. A partir d’études de terrain dans des sites contrastés les bruits de fond géochimiques régionaux dans l’eau de mer des côtes atlantique et méditerranéenne (0,05 ng.L-1 et 0,08 ng.L-1 respectivement) et les facteurs de bioconcentration dans le phytoplancton (~ 10^4) et dans les bivalves (huîtres et moules, ~ 10^3) ont été établis. La répartition spatiale des niveaux de Pt dans l’eau de mer, le plancton et les bivalves reflète une contamination plus élevée de la côte nord-ouest méditerranéenne, particulièrement dans les zones semi-fermées et fortement urbanisées / industrialisées (baie de Toulon et port de Gênes). Les enregistrements historiques dans les sédiments (~ 1900 - 2010) et dans les bivalves (1980 à aujourd’hui) en Gironde et de la baie de Toulon ont montré une contamination ancienne de Pt liée aux activités industrielles (métallurgie, raffinage du pétrole, charbon), tandis que la forte augmentation récente provient de sources émergentes telles que les pots catalytiques, les rejets hospitaliers et les eaux usées. L’observation à haute résolution temporelle de la distribution de Pt entre la phase dissoute et particulaire et des paramètres environnementaux majeurs (O2, salinité, Chl-a, nutriments etc.), suggèrent l’importance des processus biogéochimiques, comprenant la production et dégradation du phytoplancton, dans le comportement et le devenir du Pt en milieu côtier. / Platinum (Pt) is a Technology-Critical Element (TCE) and an emerging contaminant increasingly released into all Earth compartments, but its environmental occurrence, distribution, and dynamics are under- documented. The present research combines laboratory observations and field monitoring studies on Pt biogeochemistry in coastal systems (Atlantic Ocean and northwestern Mediterranean Sea), including its distribution between seawater, particles, and living organisms. Exposure experiments with oysters facing a wide range of exposure levels provide the first Pt accumulation kinetics in marine bivalves, supporting uptake of Pt from seawater in line with field observations. At environmentally-relevant Pt levels (50 and 100 ng.L-1), the positive linear relation between exposure and Pt accumulation in tissues justifies the use of oysters as integrative sentinels for seawater Pt contamination. At relatively high Pt levels (10,000 ng.L-1), deleterious physiological effects (e.g. increased oxidative stress and energetic stock mobilization) occurred in oysters. Field observations at contrasting sites have provided regional background Pt concentrations in seawater in the Atlantic and Mediterranean coasts (0.05 ng.L-1 and 0.08 ng.L-1, respectively) and bioconcentration factors for phytoplankton (~ 104), and bivalves (oysters and mussels ~ 103). Spatial distribution of Pt levels in seawater, plankton and bivalves suggest higher contamination along the northwestern Mediterranean coast, especially in semi-enclosed, industrialized/urbanized systems (Toulon Bay and Genoa Harbor). Historical records in sediments (~ 1900 - 2010) and bivalves (1980 to present) from the Gironde watershed and the Toulon Bay showed past Pt contamination due to industrial (metallurgic, oil-refining, coal) activities, whereas the strong recent increase in Pt contamination originates from emerging Pt sources, e.g. car catalytic converters, hospital effluents, and sewage. High temporal resolution observation of Pt partitioning, together with environmental master variables (O2, Salinity, Chl-a, nutrients etc.), suggests that in coastal systems, biogeochemical processes including phytoplankton production and degradation may play an important role in Pt behavior and fate.

Submitted by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2017-03-17T11:42:56Z No. of bitstreams: 1 DISS_2015_Glieber Henriques Beliene.pdf: 752777 bytes, checksum: a66aecdfcbd9d8fd2543f5e8a633ff78 (MD5) / Approved for entry into archive by Jordan (jordanbiblio@gmail.com) on 2017-03-17T11:44:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DISS_2015_Glieber Henriques Beliene.pdf: 752777 bytes, checksum: a66aecdfcbd9d8fd2543f5e8a633ff78 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-17T11:44:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISS_2015_Glieber Henriques Beliene.pdf: 752777 bytes, checksum: a66aecdfcbd9d8fd2543f5e8a633ff78 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / CAPES / FAPEMAT / CNPq / Interações entre organismos de uma comunidade podem determinar a distribuição e abundância das espécies. Os resultados dessas interações podem ser positivos ou negativos. Além das interações, existem diversos fatores ambientais influenciando essas relações. Em ambientes aquáticos, moluscos induzem transformações na comunidade macrobentônica, alterando a distribuição e abundância desses organismos. Devido a isso investiguei os efeitos de Bivalves, do gastrópode exótico Melanoides tuberculatus e de variáveis ambientais sobre as abundâncias da comunidade de macroinvertebrados bentônicos em lagoas próximas ao rio Cuiabá. As abundâncias de macroinvertebrados parecem sofrer efeitos de variáveis ambientais. Elas também variaram em função da presença e ausência de Bivalves e M. tuberculatus. Observei que Ceratopogonidae, Hirudinea e Ostracoda responderam negativamente as variáveis (Dureza e Turbidez); Chironomidae, Ceratopogonidae, Oligochaeta responderam negativamente a presença de M. tuberculatus; Zygoptera, Ostracoda e Oligochaeta responderam positivamente a presença de bivalves. Outras variáveis que aqui não foram mensuradas podem exercer influência sobre as interações aqui abordadas, sendo esse um tema para futuros trabalhos. / Interactions between organisms of one community can determine the distribution and abundance of species. The results of these interactions can be positive or negative. In addition to the interactions, there are several environmental factors influencing these relationships. In aquatic environments, molluscs induce changes in the macrobenthic community, changing the distribution and abundance of these organisms. Because of this, investigated the effects of bivalves, exotic gastropod Melanoides tuberculatus and environmental variables on the abundance of the benthic macroinvertebrate community in lakes near the river Cuiabá. The abundance of macroinvertebrates seem to be affected by environmental variables. it also varied according to presence and absence of Bivalve and M. tuberculatus. Noticed that Ceratopogonidae, Hirudinea and Ostracoda negatively answered variables (Hardness and Turbidity); Chironomidae, Ceratopogonidae, Oligochaeta negatively answered the presence of M. tuberculatus; Zygoptera, Ostracoda and Oligochaeta responded positively to the presence of Bivalve. Other variables that were not measured here can influence the interactions discussed here, making a topic for future work.

O histórico de contaminação por metais no Vale do Rio Ribeira de Iguape é bem conhecido, com evidências de transporte destes contaminantes ao Complexo Estuarino Lagunar de Cananéia-Iguape (CELCI), adsorvidos ao material em suspensão. Assim, os metais podem alcançar o setor sul do CELCI, podendo acumular nos sedimentos e nos organismos filtradores. Neste estudo foi realizada uma avaliação de risco ecológico no CELCI associado à presença de metais oriundos das antigas áreas de mineração do Alto Ribeira, utilizando diferentes linhas de evidência. Os resultados foram avaliados de forma integrada, incluindo análises geoquímicas e biológicas (ensaios de toxicidade aguda, medidas de bioacumulação e biomarcadores bioquímicos em brânquias de bivalves). Os sedimentos apresentaram níveis moderados a altos de metais e toxicidade aguda, a qual foi associada, especialmente, com as concentrações de Cu, Pb e Zn. Da mesma forma estes metais foram encontrados em concentrações altas nos tecidos de bivalves. Os biomarcadores bioquímicos (MT, GSH, GST, GPx, GR, AChE, LPO e danos em DNA) indicaram a ocorrência de efeitos significativos nos bivalves. Portanto, os resultados mostram que os metais estão sendo carreados para a porção sul do estuário, causando bioacumulação e efeitos nos organismos aquáticos e, portanto, gerando riscos ecológicos para o CELCI. / The historic of contamination by metals in the Valley of Ribeira de Iguape River is well known, and there are evidences that these chemicals are carried to the Estuarine Complex of Cananeia-Iguape (ECCI), adsorbed on the suspended particles. Metals can thus reach the south of the ECCI, where they may accumulate in the sediments and filter feeding organisms. This study aimed to evaluate the ecological risks associated to the metals originated from the former mining areas of the upstream Ribeira de Iguape River, by using different lines of evidence, which included geochemical and biological analysis (acute toxicity tests, bioaccumulation and biochemical biomarkers in bivalves\' gills). The sediments presented moderate to high levels of metals and acute toxicity, which was correlated with the concentrations of metals (Cu, Pb and Zn). These elements were found in high concentrations in the bivalves soft tissues. The biochemical biomarkers (MT, GSH, GST, GPx, GR, AChE, LPO, and DNA damage) indicated the occurrence of significant effects in the bivalves. Therefore, the results showed that metals are carried into the South portion of the estuary, accumulating in the biota and causing negative effects to the aquatic organisms, producing thus ecological risks to the ECCI.

O atual conhecimento sobre a margem do manto em moluscos bivalves é extenso, incluindo informações sobre morfologia, função e diversidade. Bivalves da família Pectinidae, também conhecidos como vieiras, possuem complexa margem palial, organizada em três pregas, incluindo olhos e tentáculos. Questões acerca do desenvolvimento da margem do manto em bivalves continuam amplamente incompreendidas, assim como a relação entre características paliais ao longo dos diferentes estádios do ciclo de vida. Neste contexto, a presente investigação utilizou a espécie de vieira Nodipecten nodosus como modelo para compreensão da morfogênese da margem palial em Pectinidae, com ênfase na origem e diferenciação das pregas paliais e estruturas associadas. Para contemplar esses objetivos, espécimes em diferentes estádios de desenvolvimento larval e pós-metamórfico foram analisados por meio de técnicas integradas de microscopia (i.e., histologia, microscopia eletrônica de varredura e transmissão, e imunocitoquímica aplicada à microscopia confocal). Inicialmente, a margem palial em larvas véliger de N. nodosus não é pregueada, porém, ao longo do desenvolvimento, dois processos de evaginação são determinantes na formação das pregas paliais. O primeiro ocorre no estádio de pedivéliger, originando as pregas externa e interna, bem como o sulco do perióstraco. O segundo ocorre após a metamorfose, sendo responsável pela origem da prega palial mediana a partir da porção interna da prega interna. Os sistemas muscular e nervoso da margem palial têm origem durante o período larval, tornando-se amplamente desenvolvidos posteriormente. Estruturas associadas, como tentáculos e olhos paliais, são formadas apenas após a metamorfose, e compõem a complexa condição final da margem do manto em Pectinidae. Os diferentes tipos tentaculares possuem desenvolvimento e anatomia similar, entretanto diferem quanto ao tamanho, tipo de musculatura, organização ciliar e presença de células glandulares. Os olhos paliais em formação diferenciam-se gradualmente em sentido proximal-distal, essas características morfológicas sugerindo um nível simples de fotopercepção direcional como condição inicial. Os dados aqui apresentados para N. nodosus permitiram propor um modelo geral para o desenvolvimento da margem palial em Pectinidae, além de contribuir para o entendimento da morfogênese dessa região em Bivalvia / Current knowledge of the bivalve mantle margin is extensive, covering several aspects of its morphology, function and diversity. Bivalves from the family Pectinidae, also known as scallops, bear three pallial folds at the mantle margin, including complex structures, such as tentacles and eyes. The development of the bivalve mantle margin is still poorly understood, the morphogenesis and functional anatomy of mantle margin features during developmental stages being enigmatic. The present investigation used the scallop Nodipecten nodosus (L. 1758) as a model species to understand mantle margin morphogenesis in the Pectinidae, with emphasis on the origin and differentiation of pallial folds and associated pallial structures. To achieve these goals, specimens from larval and postmetamorphic stages were thoroughly analyzed by means of integrative microscopy techniques (i.e., histology, scanning and transmission electron microcopy, and immunocytochemistry combined with confocal microscopy). In veliger larvae of N. nodosus, the mantle margin is initially unfolded, two folding processes being crucial for pallial fold establishment during further development. The first one occurs by the pediveliger stage, forming the outer and inner folds, as well as the periostracal groove. The second folding process takes place after metamorphosis and is responsible for the formation of the middle pallial fold from the inner region of the inner mantle fold. The emergence of muscular and nervous systems in the mantle margin occurs early during development, at the larval stage. Associated pallial structures, including tentacles and eyes, develop only after metamorphosis, and contribute to the complex final condition of the mantle margin in Pectinidae. Although different tentacular types have similar development and anatomy, they differ in size, muscle type, ciliary organization, and gland cells distribution. Developing pallial eyes exhibit gradual differentiation in a proximal-distal direction, and their morphological features suggest a simple level of directional photoreception as the initial ocular condition in juveniles. The present investigation conducted with N. nodosus provided a general model to understand mantle margin development in the Pectinidae, as well as insights into the morphogenesis of this region in the Bivalvia

Dans les écosystèmes littoraux, l‘activité anthropique, mais aussi le contexte naturel induisent chez les organismes aquatiques des situations de « multistress ». Parmi les sources potentielles de perturbation, trois d‘entre elles ont été étudiées : contamination métallique, infection bactérienne et infestation parasitaire. Une approche intégrée de leurs interactions sur la réponse génétique, protéique, cellulaire et populationnelle chez la coque Cerastoderma edule et la palourde japonaise Ruditapes philippinarum a été entreprise sur le terrain et en laboratoire. In situ, un suivi de deux ans a été mené sur quatre populations de bivalves issues d‘environnements différents afin d‘estimer la santé des populations (paramètres de dynamique de population), de la mettre en rapport avec les niveaux de base des stress subis (métaux, parasites) et d‘évaluer les réponses adaptatives mises en place par les bivalves en termes de détoxication et de défenses immunitaires. Cette approche a permis de décrire un certain nombre de scenarii concernant les relations entre des populations de bivalves et leur environnement. En laboratoire, des expériences de co-infestation contrôlées (parasite trématode Himasthla elongata, bactérie Vibrio tapetis) en milieu indemne de métaux ou contaminé au cadmium ont été menées sur certaines de ces populations et montrent que la réponse des bivalves à ces agressions multiples dépend des espèces, des combinaisons subies, et ne se déduit pas intuitivement à partir des réponses « mono-stress », soulignant ainsi la notion d‘interactions. Malgré la complexité et la diversité de ces dernières, certains mécanismes semblent prédominer quelle que soit l‘espèce étudiée. Alors que l‘infestation par le parasite ne semble pas modulée par la présence du métal ou de la bactérie dans le milieu, la bioaccumulation métallique est fortement influencée par la présence d‘un ou plusieurs agents pathogènes. En plus de perturber l‘accumulation du polluant, la présence d‘organismes pathogènes interfère dans les mécanismes de détoxication cellulaire avec notamment une perturbation de la synthèse des métallothionéines (MT). Des travaux menés plus particulièrement sur la réponse des MT chez la coque exposée à un métal, à travers l‘expression de l‘isoforme Cemt1 et la synthèse de la protéine, confirment la complémentarité des observations (génétique et protéique) ainsi que la nécessité d‘observer les réponses des organismes à différentes échelles afin d‘avoir une vision globale des processus interactifs existants entre polluants et pathogènes. Des interactions fortes sont révélées au niveau génétique, protéique et immunitaire: « cadmium x trématode » chez la coque et « bactérie x trématode » chez la palourde. Enfin ces expériences, en parallèle du suivi in situ, mettent en évidence le rôle majeur de l‘histoire de vie dans la sensibilité des organismes aux interactions polluants-pathogènes. / In coastal ecosystems, man-mediated activity and natural context induce a ?multistress? situation in aquatic organisms. Amongst potential perturbation sources, three of them were studied: metal contamination, bacterial infection and parasite infestation. An integrated approach of their interactions on genetic, protein, cellular and population dynamics responses in the cockle (Cerastoderma edule) and the Manila clam (Ruditapes philippinarum) was undertaken through field and laboratory studies. A two-years monitoring was conducted in four bivalve populations from different environments to estimate the fitness of populations (parameters of population dynamics), in relation with the baseline levels of stressors (metals, parasites) and with the adaptive responses implemented by bivalves in terms of detoxification and immunity. This approach allowed describing different scenarii concerning the relationship between bivalve populations and their environment. In laboratory, co-infection experiments (trematode parasite Himasthla elongata, bacteria Vibrio tapetis) were conducted on these populations in controlled condition with or without metal contamination (cadmium). They showed that the response of bivalves to stress is species-dependent. Combinations were not intuitively deduced from the "mono - stress" responses underscoring the concept of interactions. Despite the complexity and diversity of these interactions, some mechanisms predominated regardless of the studied species. While parasite infestation was not modulated by the presence of metal or bacteria in the environment, metal bioaccumulation in turn was strongly influenced by the presence of one or several pathogens. Beyond disrupting the accumulation of pollutants, the presence of pathogens interfered with the cellular detoxification mechanisms including impairment of the metallothionein (MT) synthesis. A focus on the response of MT in cockles exposed to a metal through the expression of isoform Cemt1 and protein synthesis confirmed the complementary of these observations (gene and protein). They also highlighted the need to analyze responses at different scales to obtain an overview of existing interactive process between pollutants and pathogens. Strong interactions were found: ?Cd x parasite? in the cockle and" bacteria x parasite "in the clam, at the genetic, protein and immune levels. Finally, these experiments highlighted the important role of life history on the sensitivity of organisms to pollutant-pathogen interactions.

Marine bivalves are a group of species composed of clams, mussels and oysters. Bivalves are keystone species in coastal ecosystems and represent an increasingly important segment of the global aquaculture industry. Domestication of shellfish species is in the early stages, with few organized breeding programmes and a heavy reliance on wild seed. Consequently, the development and use of genomic markers may significantly assist shellfish aquaculture breeding and production. However, molecular genetic markers typically exhibit unusual patterns of segregation in bivalve species, which result in deviations from Mendelian expectations, and could potentially limit their use in parental assignment, mapping of quantitative trait loci and genomic prediction. Previous studies have suggested that segregation distortions originate at the larval stage, as a result of the linkage of markers to deleterious mutations. This high genetic load has been associated with the high fecundity of bivalve species. However, no direct evidence of a high incidence of de novo mutations has been provided. The aim of this thesis is to gain further insight into segregation distortions in bivalve species by studying the phenomenon at a genome-wide scale, using modern high-throughput sequencing technology. The studies presented in this thesis derive from experiments involving genotyping of parents and offspring from pair-crosses of three different bivalve species (the Pacific oyster Crassostrea gigas, the Blue mussel Mytilus edulis, and the GreenshellTM mussel Perna canaliculus) using high throughput sequencing and SNP arrays. The parent and offspring genotype data were used to characterize patterns of segregation distortion at a genome-wide level, followed by exploratory analyses to test hypotheses related to possible causes of this distortion. Three main findings resulted from the genome-wide analysis of segregation patterns. First, by using Restriction site Associated DNA sequencing (RAD-Seq) we observe that technical artefacts are more widespread than previously considered, contributing to apparent distortions via unreliable genotype calls. By analysing read depth data from RAD-Seq, we suggest that apparent homozygous genotype calls may actually be hemizygous, suggesting a very high frequency of null alleles which contribute to distorted segregation patterns. Bioinformatic pipelines to improve RAD-Seq locus assembly and marker genotyping for bivalve species are presented. Second, by using a high-density SNP array and RAD-Seq in pair crosses of Pacific oyster and aligning to the reference genome assembly, we find that segregation distortions cover extensive regions of the genome, and that certain genomic regions are consistently distorted in different families. Finally, following previous suggestions that the reproductive strategies of bivalve species may favour a high mutation rate, we provide preliminary evidence of a high incidence of de novo mutations that appear spontaneously (i) during male and female gamete formation and (ii) post-zygotically, during larval development. This putative high de novo mutation rate is likely to also contribute to deviations from Mendelian inheritance patterns in these species. New genomic technologies have allowed us to gain substantial insight into the intriguing yet poorly understood phenomena related to inheritance in bivalve species. The results have both fundamental and practical implications for genetic analysis interpretation and selective breeding for aquaculture in this large and highly diverse group of species.

Le Cuivre (Cu) appartient aux métaux majeurs contaminant les écosystèmes dulcicoles européens. Les bivalves sont des filtreurs qui bioaccumulent fortement les métaux lourds comme le Cu, lequel, en excès cause de graves troubles métaboliques, et physiologiques. Le but de cette thèse est d'étudier les mécanismes de toxicité et de détoxication du cuivre chez Anodonta cygnea et Anodonta anatina, bivalves largement répandus dans les eaux continentales. L'effet du Cu a d'abord été étudié sur le transport cellulaire du calcium (Ca). Le Ca intervient dans de nombreux processus biologiques et le métabolisme calcique est connu pour être perturbé par le Cu chez les mollusques. L'inhibition par le Cu de l'activité de la Ca2+-ATPase de la membrane plasmique (PMCA) a été observée après 4 jours d'exposition. La récupération totale de l'activité enzymatique a été notée dans les reins et les branchies, après 7 jours d'exposition à concentration environnementale, mais pas à plus forte concentration. L'inhibition des PMCA pourrait entraîner des perturbations de l'osmorégulation et de la réabsorption rénale du calcium chez les moules et conduire à une carence. La récupération de l'activité enzymatique suggère l'induction de mécanismes de détoxications. Les composés riches en thiol, impliqués dans l'homéostasie et la détoxication des métaux ont donc été étudiés dans une seconde étape. Nos résultats montrent la présence d'un peptide riche en cystéine, différent du glutathion, et détecté dans la glande digestive et les branchies des bivalves exposés ou non au Cu. Ce peptide, augmente significativement dans les branchies, après exposition au Cu suggérant son implication dans sa détoxication / Copper (Cu) belongs to the major metals causing environmental contamination in European fresh water ecosystems. Filter feeding bivalves have a high bioaccumulation potential for heavy metals as Cu, which at high concentration can cause serious metabolic, physiological impairments. The objectives of this thesis are to acquire knowledge about toxic effects and detoxification mechanisms of Cu in Anodonta cygnea and Anodonta anatina, two mussels species widely distributed in continental waters. Because calcium (Ca) plays a fundamental role in numerous biological processes, Cu effect was studied first on cellular calcium transport which is known to be disturbed by Cu in molluscs. In a second step, investigations have been carried out on Cu detoxification mechanisms by thiol compounds known to be involved in homeostasis of essential trace metals and in metals cell detoxification. Cu inhibited plasma membrane Ca2+-ATPase (PMCA) activities upon 4 days of exposure was obtained. Total recovery was observed at day 7 in kidneys and gills under exposure to environmental Cu concentration but not at higher level of exposure. PMCA inhibition may entail disturbance of osmo-regulations and calcium renal re-uptake in mussels and lead to continuous under-supply of Ca. Recovery of the enzyme function suggests that metal-detoxification is induced. Our results showed the presence of a cysteine-rich peptide different from glutathione, detected in the digestive gland and the gills from controls and Cu exposed bivalves. This peptide, observed in absence of metal exposure in both organs, increased significantly in gills after Cu exposure suggesting its implication in Cu detoxification mechanisms

Fácies sedimentares geradas em ambientes restritos, pobres em oxigênio são comuns no registro geológico de vários mares epicontinentais (bacias intracratônicas), sendo particularmente frequentes em trato de sistemas transgressivos de várias sucessões paleozoicas, mesozoicas e cenozoicas. A primeira vista, são constituídas por sucessões monótonas de folhelhos negros ou argilitos, pobres em fósseis, supostamente geradas em condições estáveis de anoxia ou baixas taxas de concentrações de oxigênio. Durante o Paleozoico tardio, a bacia intracratônica do Paraná, localizada no centro-oeste do Gondwana, constituíu um imenso (>1.600.00 km2) mar epicontinental raso e isolado do Oceano Pantalássico. Na sucessão permiana da Bacia do Paraná (Grupo Passa Dois), fácies sedimentares pobres em oxigênio são comuns na Formação Irati (Kunguriano/Artinskiano), rica em Mesosaurus, e na Formação Serra Alta (Roadiano/Wordiano), sobrejacente. Em contraste ao vasto conhecimento que se tem a respeito dos depósitos coevos, de águas rasas da Formação Teresina, onde arenitos bioclásticos e coquinas são comuns, pouco é conhecido sobre a gênese, composição taxonômica e paleoecologia das faunas bentônicas que viveram durante a deposição das formações Irati e Serra Alta. Análises sedimentológicas, tafonômicas e paleontológicas detalhadas na sucessão basal de ambas as unidades, a partir de afloramentos nos estados do Paraná e São Paulo, revelaram que essas possuem histórias deposicionais dinâmicas e complexas. Fundamentado em características texturais (presença/ausência de laminação primária, bioturbação), em ocorrências de conchas de bivalves (autóctones/parautóctones) e na presença/ausência de níveis ricos em concreções ou nódulos fosfáticos, são relatadas variações nas concentrações de oxigênio das águas intersticiais e de fundo, batimetria, taxas de sedimentação e alterações na colonização bentônica para determinados intervalos estratigráficos de ambas as unidades litoestratigráficas. Ao contrário dos depósitos de águas rasas da Formação Teresina, os da Formação Irati são extremamente pobres em invertebrados bentônicos. Neste contexto, é notável a preservação de abundantes bivalves endêmicos de infauna rasa, nos folhelhos da porção basal da Formação Irati. Sua presença em depósitos de costa à fora (offshore) é resultado de transporte por fluxos de tempestade que retiraram conchas diminutas, que colonizaram águas mais rasas e oxigenadas e as levaram para as porções mais distais da plataforma (abaixo do nível de base de ondas de tempestades). Posteriormente, as conchas foram selecionadas e orientadas por correntes de longa duração atuando na plataforma, produzindo pavimentos densos (>90 conchas/20 cm2), ricos em conchas, nos quais as valvas estão preservadas em posição hidrodinamicamente estável (com a convexidade voltada para cima), formando concentrações complexas de conchas, apesar de suas feições internas (microestratigrafia) serem simples. Os novos dados apresentados aqui pela primeira vez possuem importantes implicações paleoecológicas, paleogeográficas e evolutivas que indicam que (a) durante a deposição dos folhelhos betuminosos da Formação Irati, a despeito das condições de anoxia, abundante fauna de bivalves colonizou as águas rasas, marginais contemporâneas da Bacia do Paraná; (b) a natureza mono-/paucispecífica dos pavimentos ricos em bivalves é, em parte, resultado do transporte hidráulico das conchas; e (c) durante a deposição da porção basal da Formação Irati (Membro Taquaral) houve restrição da conexão oceânica, já que a fauna encontrada nos pavimentos é endêmica. Portanto, a origem da famosa malacofauna do Grupo Passa Dois ocorreu em algum momento entre o intervalo de deposição da Formação Palermo, subjacente, e a porção basal da Formação Irati, sobrejacente. Assim sendo, os bivalves endêmicos dessa unidade surgiram ao menos ~10 milhões de anos antes do que anteriormente pensado. Os dados obtidos indicam também que a deposição da sucessão dominada por argilitos, da porção basal da Formação Serra Alta se deu também sob complexa interação de fatores paleoambientais, com flutuações nas taxas de sedimentação e oxigenação de fundo, provavelmente relacionadas a variações climáticas ou tectonicamente induzidas. Os macrofósseis bentônicos estão distribuídos de forma difusa nesta unidade e apenas em alguns níveis se tornam mais abundantes, geralmente no interior de concreções carbonáticas, comuns na porção basal da unidade. Esse fato indica que as condições essenciais para o desenvolvimento de concreções existiram apenas em um intervalo particular da Formação Serra Alta. As fácies sedimentares argilosas ricas em concreções registram três diferentes paleocomunidades bentônicas, incluindo (a) fauna residente adaptada a condições pobres em oxigênio (i.e. pequenos bivalves suspensívoros de infauna pertencentes às espécies Rioclaroa lefevrei, Barbosaia angulata e Ferrazia simplicicarinata que ocorrem associados a traços fósseis do gênero Planolites), (b) táxons quimiossimbiontes, habitando substratos tóxicos (disóxicos extremos) (i.e. bivalves gigantes de infauna, tais como Anhembia froesi, Maackia contorta e Tambaquyra camargoi), e (c) populações eventuais habitando substratos (óxicos/disóxicos) após perturbações de fundo de curto prazo (i.e. traços Planolites e Thalassionoides). No contexto paleoambiental acima, é descrita pela primeira vez uma fauna permiana dominada por bivalves com formas incomuns associados a prováveis exsudações de metano e/ou outros hidrocarbonetos. Argilitos de coloração cinza escura da Formação Serra Alta, aflorando no km 160,7 da Rodovia Castello Branco, município de Porangaba, Estado de São Paulo, apresentam dois horizontes principais ricos em concreções carbonáticas. Dentro das concreções, conchas de bivalves com grandes dimensões (Anhembia froesi, Tambaquyra camargoi e Maackia contorta) estão preservadas. Espécimes de Tambaquyra camargoi podem ser até dez vezes maiores do que os pequenos bivalves encontrados dispersos nos argilitos lateralmente equivalentes da mesma unidade. Intercalada entre os dois horizontes ricos em concreções carbonáticas é encontrada uma camada de calcário brechado, de geometria tabular, e de espessura centimétrica, com laminações provavelmente produzidas por comunidade microbial. Em algumas partes do calcário brechado são observadas estruturas verticais, do tipo flame, formadas por injeções de argilitos altamente bioturbados. A laminação é difusa e os traços horizontais estão alinhados devido à compactação do sedimento. Imediatamente acima, argilitos formam pequenas estruturas dômicas, com a porção central ligeiramente deprimida (= mounds). Tubos horizontais centimétricos e concentrações monoespecíficas de conchas articuladas de Tambaquyra camargoi, estão preservadas na base destas estruturas elevadas. O calcário brechado e estruturas associadas (i.e., mounds) são recobertos por argilitos cinza escuros afossilíferos. Os valores de isótopos de carbono (?13C) para (a) a camada carbonática brechada, (b) argilitos bioturbados, (c) concreções carbonáticas e (d) conchas de bivalves encontradas dentro das concreções carbonáticas são todos negativos (~6,1-7,6?). Esses valores indicam que a precipitação do carbonato pode ter sido resultado da oxidação do metano ou outros hidrocarbonetos mediada por bactérias. O intervalo que contém a camada de carbonato e estruturas dômicas (= mounds) associadas está cerca de ~8,7 metros acima do contato entre a Formação Irati, subjancente, e a Formação Serra Alta, sobrejacente. A primeira unidade litoestratigráfica é conhecida pelo seu alto teor de carbono orgânico total (maiores que 17%) e presença de enxofre. As evidências acima apontam para a presença de um sistema de exsudações ativas de metano e outros hidrocarbonetos no fundo da bacia durante os tempos Serra Alta. Nos locais onde a água intersticial rica em sulfetos era liberada, o substrato era colonizado por bivalves quimiossimbiontes. Ao contrário dos clássicos sistemas de exsudação de metano, registrados ao longo de limites de placas, em bacias de margem ativa, o exemplo aqui descrito está relacionado à compactação de sedimentos ricos em matéria orgânica em bacia intracratônica. As espécies acima pertencem à Família Pachydomidae, que inclui bivalves suspensívoros,de infauna que foi dominante entre os representantes da malacofauna endêmica do Grupo Passa Dois. Consequentemente, eles não são relacionados aos \"clássicos\" bivalves quimiossimbiontes, com representantes viventes (Bathymodiolinae, Solemyidae, Thyasiridae, Lucinellidae, Vesicomyidae). Os bivalves quimiossimbiontes da Formação Serra Alta foram, provavelmente, originados a partir de rápida radiação adaptativa intrabasinal de elementos de águas rasas que colonizaram fundos anóxicos/disóxicos da Bacia do Paraná, durante os \"tempos\" Irati-Serra Alta. / Oxygen-deficient facies dominate the sedimentary record of various epeiric seas (intraplate basins) and are particularly common in the transgressive systems tract of several Paleozoic, Mesozoic and Cenozoic sequences. At the first glance, they are materialized by monotonous, fossil-poor (barren) successions of black shales and/or mudstones thought to be generated under stable conditions of oxygen depletion. During the late Paleozoic, the intracratonic Paraná Basin, Brazil, in the central-western Gondwanaland, was covered by a large (>1.600.000 km2), shallow and isolated epeiric sea. Within the Permian succession, oxygen-deficient facies are commonly recorded in the Mesosaurus-bearing Irati Formation (Kungurian/Artinskian) and the overlain Serra Alta Formation (Roadian/Wordian) of the Passa Dois Group. In contrast to the coeval shallow water deposits of the Teresina Formation, where shell-rich sandstones and shell beds are common, little is known about the genesis, taxonomic composition, and paleoecology of the benthic faunas that thrived during the deposition of the Irati and Serra Alta formations. Detailed sedimentological, taphonomic and paleontological surveys in these units have revealed, however, a dynamic and complex depositonal history. Based on textural features (presence/absence of primary lamination, bioturbation), autochthonous to parautochthonous occurrences of shelly benthic invertebrates (bivalves) and the presence/absence of concretion-bearing and phosphate-rich layers, we report variations in the bottom and pore water oxygen levels, bathymetry, sedimentation rates, and changes in benthic substrate colonization for certain stratigraphical intervals of both units. In contrast with the shallow water deposits of the Teresina Formation, benthic invertebrates were extremely rare in the Irati Formation. In this context, the abundant shallow-burrowing, endemic bivalves recorded in shales of its basal part are one of the most distinctive features of this stratigraphic interval. Their preservation in offshore deposits is, however, a product of storm flows in shallow waters that swept minute shells to distal settings. Subsequently, these were sorted and oriented by long-lasting shelf currents that produced dense (>90 shells/20 cm2) shell pavements in which the valves are preserved in a hydrodynamically stable posture (convex-up), forming complex shell concentrations despite their simple internal stratigraphy. The new data presented here have important paleoecologic, paleogeographic and evolutionary implications and indicate that (a) during the anoxic deposition of the oil-rich shales of the Irati Formation, numerous benthic invertebrates thrived in the contemporary shallow-water bottoms of the Paraná Basin; (b) the mono- to paucispecific nature of the studied bivalve-rich pavements is, in part, due to hydrologic shell transport; and (c) restricted connections to open ocean waters (Panthalassa) existed during Irati times. Therefore, the origin of the endemic Passa Dois molluscan fauna occurred somewhere between the interval represented by the underlying Palermo Formation and the basal portion of the Irati Formation. These endemic bivalves appeared at least ~10 million years earlier than previously thought. Our data also indicate that the deposition of the \"apparently sterile\" mudstone-dominated succession of the basal part of the Serra Alta Formation was driven by a complex interplay of paleoenvironmental factors (variations in sedimentation rate and oxygen pulses) tied to tectonic and climate changes. Benthic macrofossils are scattered distributed in this unit, and only in a few occurrences they may be abundant, usually inside carbonate concretions, which are common in the basal part of this unit. This indicates that the conditions essential for concretion development existed only at particular stratigraphical intervals of the Serra Alta Formation. The concretion-bearing mudstone facies of the Serra Alta Formation may record three distinct benthic paleocommunities, including resident adapted to: (a) normal background low-oxygen (dysoxic) conditions (i.e., minute infaunal suspension-feeding bivalves belonging to Rioclaroa lefevrei, Barbosaia angulata and Ferrazia simplicicarinata, associated with Planolites traces), (b) co-existing chemosymbiontic taxa inhabiting chemically toxic (extreme dysoxic) substrates (i.e., gigantic burrowing bivalves, such as Anhembia froesi, Maackia contorta and Tambaquyra camargoi), and (c) event populations inhabiting (oxic/dysoxic) substrates following short-term bottom disruptions (i.e., Planolites and Thalassionoides traces). In the paleoenvironmental context above, we describe by the first time a unique Permian seep deposit and associated morphologically bizarre, bivalve-dominated fauna. Dark grey mudstones of the Serra Alta Formation cropping out at the km 160.7, of the Castello Branco highway, Porangaba county, State of São Paulo, record two main fossil-rich concretion-bearing horizons. Inside the concretions, large-bodied bivalves (Anhembia froesi, Tambaquyra camargoi and Maackia contorta) are preserved. They are about 10 times larger than those minute bivalves found scattered in laterally equivalent shales of the same unit. Intercalated between the two main concretion-bearing horizons, a cm-thick, tabular, brecciated carbonate layer with microbially-induced sedimentary structures (MISS) is well exposed. In some parts the brecciated carbonate show vertical flame structures formed by injections of mudstones, which are highly bioturbated. The lamination is diffuse and the horizontal traces are all aligned due to the compaction of this unit. Immediately above this, lithified mudstones preserve small domical structures with a slightly depressed center (=mounds). Large, horizontal tubes and monospecific concentrations of shells of T. camargoi, mainly preserved as articulated valves, are recorded at the base of these structures. The brecciated carbonate and associated structures (i.e, mounds) are capped by unfossiliferous dark grey mudstones with scattered pyrite crystals. Carbon-isotope (?13C) values from the (a) brecciated carbonate, (b) bioturbated mudstones, (c) associated carbonate concretions and (d) bivalve shells found inside these are all depleted (negative values ~6,1-7,6?). This could indicate that the carbonate may have resulted from the microbial oxidation of methane or other hydrocarbons. The mound-bearing interval of the Serra Alta Formation is recorded ~8.7 meters above the basal contact with the oil-rich Irati Formation. This unit is known by its very high total organic carbon (TOC values up to 17%) and sulphur contents. Thus, the evidences above may have resulted of seepage active on seafloor. In that places where the sulphide-rich pore water escaped, the seabed was colonized by chemosymbiont bivalves. Contrary to \"classic\" cold seep deposits that are recorded along plate boundaries, in back-arc basins, our example is tied to organic-rich sediment compaction in an intraplate basin. The species above belong to a high endemic group of pachydomids that were shallow infaunal bivalves (SIB). Hence, they are not related to those \"classical\" bivalves with living representatives (bathymodiolins, solemyids, thyasirids, lucinids, vesicomyids), which are chemosymbionts. This suggests that these seep bivalves originate of an extreme adaptive radiation and repopulation of anoxic-dysoxic bottoms of the Paraná Basin by SIB species, during the Irati- Serra Alta times.

An 80 Probestellen im Flusssystem der Vereinigten Mulde zwischen Trebsen/Sachsen und der Landesgrenze zu Sachsen-Anhalt wurden in den Untersuchungsjahren 2007 und 2008 insgesamt 157 lebende Muscheln und zahlreiche Schalenreste gefunden. Unter den Großmuschelarten fand sich am häufigsten die Malermuschel. Weiterhin gelang der Fund der Gewöhnlichen Teichmuschel und der Schwanenmuschel. Erstmals wurde auch die in Sachsen vom Aussterben bedrohte Große Flussmuschel (Unio tumidus) gefunden. Wasseruntersuchungen zeigten, dass die Gewässer einen ausreichenden Sauerstoffgehalt aufweisen und als Lebensraum für Großmuscheln und andere Wassertiere gut geeignet sind. Muscheln und andere Weichtiere bilden eine nicht ersetzbare Artengruppe in den Seen und Flüssen und tragen als Filtrierer wesentlich zur Qualität von Gewässern bei. Sie sind daher wichtige Bioindikatoren für den Erhaltungszustand von Fließgewässern. 73 Prozent der in sächsischen Gewässern vorkommenden Muschelarten sind in ihrem Bestand gefährdet oder sogar ausgestorben (vgl. Rote Liste Mollusken Sachsens, SCHNIEBS et al. 2006).