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Ciliate Biodiversity and Phylogenetic Reconstruction Assessed by Multiple Molecular Markers

Dunthorn, Micah 01 September 2009 (has links)
Ciliates provide a powerful system within microbial eukaryotes in which molecular genealogies can be compared to detailed morphological taxonomies. Two groups with such detailed taxonomies are the Colpodea and the Halteriidae. There are about 200 described Colpodea species that are found primarily in terrestrial habitats. In Chapters 1 and 2, taxon sampling is increased to include exemplars from all major subclades using nuclear small subunit rDNA (nSSU-rDNA) sequencing. Much of the morphological taxonomy is supported, but extensive non-monophyly is found throughout. The conflict between some nodes of the nSSU-rDNA genealogy and morphology-based taxonomy suggests the need for additional molecular marker. In Chapter 3, character sampling is increased using mitochondrial small subunit rDNA (mtSSU-rDNA) sequencing. The nSSU-rDNA and mtSSU-rDNA topologies for the Colpodea are largely congruent for well-supported nodes, suggesting that nSSU-rDNA work in other ciliate clades will be supported by mtSSU-rDNA as well. Chapter 4 compares the underlying genetic variation within two closely related species in the Halteriidae with increased taxon and molecular sampling using nSSU-rDNA and internally-transcribed spacer (ITS) region sequencing. The morphospecies Halteria grandinella shows extensive genetic variation that is consistent with either a large effective population size or the existence of multiple cryptic species. This pattern contrasts with the minimal of genetic variation in the morphospecies Meseres corlissi. Chapter 5 discusses the congruence and incongruence among morphological and molecular data in ciliates. Most of the incongruence occurs where there is little statistical support for the molecules, or where molecular data is consistent with alternative morphological hypotheses. Chapter 6 reviews the data for sex, or lack thereof, in the Colpodea, a potentially ancient asexual group where sex was regained in a derived species. In Chapter 7, four ciliate clades are redefined using the PhyloCode.
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The graptolite Rhabdopleura recondita tube composition, development and morphological invariance (Hemichordata, Pterobranchia)

Beli, Elena 07 1900 (has links)
Le phylum Hemichordata est composé exclusivement d'organismes marins et, avec les embranchement Echinodermata et chordata, il forme le groupe des Deutérostomes sur l'arbre de la vie des animaux. Dans les chapitres d'introduction et le deuxième, je donne un aperçu des hémichordés, y compris les enteropneustes solitaires et les pterobranches coloniaux et je les défini dans un contexte évolutif ou phylogénétique. Les enteropneustes sont souvent considérés comme le meilleur proxy vivant de l'ancêtre des deutérostomes. Les ptérobranches comprennent les Cephalodiscida et les Graptolithina. Les graptolites (graptos = écrit, lithos = roche) sont principalement représentés par des espèces fossiles remontant à la Période Cambrienne, il y a plus de 500 millions d'années. Ces «écritures dans la roche» sont largement connues et étudiées par les paléontologues et sont si abondantes qu'elles sont utilisées comme fossiles indicateurs pour identifier les couches sédimentaires. Les graptolites sont éteints sauf pour cinq espèces benthiques appartenant au genre Rhabdopleura, membres de la famille Rhabdopleuridae, que j'examine en détail dans le chapitre trois. Rhabdopleura recondita de la mer Méditerranée fait l'objet de cette thèse. Il est courant le long des côtes sud de l'Italie d'où je l’ai échantillonné en plongée sous- marine. Il est inhabituel que des colonies résident cachées à l'intérieur de la zoaria des bryozoaires morts. Seuls les tubes érigés font saillie à partir de la matrice de l'hôte. Les chapitres quatre et cinq sont les contributions les plus significatives de cette thèse, avec un accent sur les tubes de R. recondita. Le chapitre quatre fournit des observations de la construction de tubes par R. recondita gardé en captivité. J'ai observé la capacité des larves, des zooïdes et des colonies à sécréter de nouveaux tubes en présence et en l'absence du matériel hôte du zoarium bryozoaire. Nous avons découvert que la colonisation larvaire et la sécrétion du dôme peuvent se produire sans l'hôte bryozoaire, mais la croissance continue de la colonie nécessite le substrat de l'hôte. Les zooïdes adultes ne peuvent reformer de nouveaux tubes que s'ils sont capables de s'abriter à l'intérieur du matériel hôte. Un résultat surprenant des observations des zooïdes a été la sécrétion d'un opercule et d'un tube évasé. Les colonies qui avaient des tubes érigés enlevés ont pu fabriquer de nouveaux tubes, mais à un faible nombre. Une étude parallèle a été réalisée sur des colonies dont les tubes avaient été retirés, puis cultivées dans des canaux à quatre vitesses d'écoulement. Cette expérience a été conçue pour induire une réponse plastique phénotypique à l'écoulement. Au lieu de cela, je n'ai trouvé aucune différence significative dans la longueur du tube ou le nombre de tubes en réponse à quatre vitesses d'écoulement. Ce résultat suggère que le développement du tube de R. recondita peut être canalisé ou fixé. Il est significatif car il suggère que de petites différences qui distinguent les espèces primitives de graptolites encroûtantes sont bonnes. Le chapitre cinq porte sur la composition des tubes de R. recondita. Plusieurs hypothèses et de nombreuses analyses ont été faites sur ce sujet, mais aucune n'a été concluante. J'utilise ici la génomique et la bioinformatique, l'immunochimie et la spectroscopie et rejette les hypothèses selon lesquelles les tubes sont de la kératine ou de la cellulose. Au lieu de cela, j'ai trouvé huit gènes de chitine synthase dans le génome et le trascriptome, un complexe composé d'un polysaccharide semblable à la chitine, d'une protéine, d'un acide gras et de composants élémentaires inattendus. Cette étude est significative car elle ferme la porte sur une ancienne hypothèse de composition de tube de graptolite et révèle qu'il s'agit d'une structure complexe comprenant de la chitine. Le chapitre de conclusion est un bref résumé des résultats et une réflexion sur les aveenues potentiellement fructueuse pour des recherches futures. / The phylum Hemichordata is comprised of exclusively marine organisms, and together with the Echinodermata and Chordata forms the Deuterostomia branch on the animal tree of life. In the introductory and second chapters I provide a background on Hemichordata including the solitary Enteropneusta and the colonial Pterobranchia and define them in an evolutionary or phylogenetic context. The enteropneusts are often regarded as the best living proxy of the deuterostome ancestor. Pterobranchs, include the Cephalodiscida and Graptolithina. Graptolites (graptos=written, lithos=rock) are mostly represented by fossil species dating back to the Cambrian Period, more than 500 million years ago. These “writings in the rock” are widely known and studied by paleontologists and are so abundant that they are used as index fossils to identify sedimentary layers. Graptolites are extinct but for five benthic species belonging to the genus Rhabdopleura, members of the Rhabdopleurida, which I extensively review in chapter three. Rhabdopleura recondita from the Mediterranean Sea is the subject of this thesis. It is common along the south coasts of Italy from where I sample it by SCUBA diving. It is unusual in that colonies reside hidden inside of the zoaria of dead bryozoans. Only erect tubes project from the host matrix. Chapters four and five are the most significant contributions of this thesis, with a focus on R. recondita tubes. Chapter four provides observations of tube building by R. recondita kept in captivity. I observed larvae, zooids and colonies abilities to secrete new tubes in the presence and absence of the bryozoan zoarium host material. We discovered that larval settlement and dome secretion can occur without the bryozoan host, but the continued growth of the colony requires the host substrate. Adult zooids can reform new tubes only if they are able to shelter inside of host material. A surprising result from the zooid observations was the secretion of an operculum and a flared tube. Colonies that had erect tubes removed were able to make new tubes, but fewer in number. A parallel study was done on colonies that had tubes removed and then were cultured in channels at four flow velocities. This experiment was designed to induce a phenotypic plastic response to flow. Instead, I found no significant difference in tube length or tube number in response to four flow velocities. This result suggests that the tube development of R. recondita may be canalized, or fixed. It is significant because it suggests that small differences that distinguish primitive, encrusting graptolite species, are good. Chapter five is on the composition of R. recondita tubes. Several hypotheses and numerous analysis have been done on this topic, but none were conclusive. Here I use genomics and bioinformatics, immunochemistry and spectroscopy and reject the hypotheses that the tubes contain keratin or cellulose. Instead I found eight chitin synthase genes in the genome and transcriptome, a complex made of a chitin-like polysaccharide, protein, fatty acid and unexpected elemental components. This study is significant because it closes the door on old hypothesis of graptolite tube composition and reveals that it is a complex structure including chitin. The conclusion chapter is a brief summary of the results and a reflection on fruitful avenues of future research.
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La référence dans le langage des sciences de la nature

Clémencon, Éric 21 October 2011 (has links)
La question à laquelle nous essayons de répondre est : comment les sciences réfèrent à des entités posées comme "réelles", extralinguistiques? Le problème est divisé en deux problématiques : par quels outils linguistiques les sciences assurent-elles la relation référentielle ? A quelles sortes d'entités (individus, classes, classes de classes) les sciences réfèrent-elles ? L'enquête prend la forme d'une analyse linguistique du langage des sciences de la nature. Nous commençons par étudier la structure des classifications. En effet, les lexiques scientifiques sont impliqués dans des systèmes formels, dont nous cherchons à montrer qu'ils sont justiciables de la théorie des types russellienne. Les 2nde et 3ème parties examinent ces lexiques normalisés et codifiés que sont les nomenclatures des sciences naturelles. Nous retraçons d'abord l'origine des nomenclatures biologique et chimique de Linné à Lavoisier. Nous exposons ensuite les débats nomenclaturaux et taxinomiques de la biologie systématique qui se sont déroulés au cours de la 2nde moitié du 20ème siècle. Cette présentation est centrée sur le "type nomenclatural" ou "type porte-nom" qui apparaît comme l'outil méthodologique par excellence par lequel la biologie assure la fonction référentielle des noms des espèces. Nous confrontons enfin le type nomenclatural au "stéréotype" de Putnam et cherchons à déterminer dans quelle mesure la théorie de la référence causale est utile pour clarifier la référence dans les sciences de la nature. / We try to answer the question: How do sciences refer to entities that are deemed "real", extralinguistic? The problem is two-fold: (i) What linguistic tools do sciences use in order to establish and ensure the relation of reference? (ii) What kinds of entities (individuals, classes ans classes of classes) do sciences refer to? Our enquiry takes the form of a linguistic analysis of the language of the natural sciences.The first step consists of a study of the structure of classifications. Actually, the scientific lexicons of entities have a distinctive feature: they are involved in formal systems, that is say, in nomenclatures. We purport to establish that Russell's theory of types provides a sound account of such systems. The 2nd and 3rd parts examine those standarized and codified vocabularies found in sciences. We first relate the origin of biological and chemical nomenclatures from Linnaeus to Lavoisier. We then present the nomenclatural and taxonomic debates conducted in the 2nd half of 20th century in systematic biology. This presentation focuses on the "nomenclatural type" or "name-bearer" as the major methodological tool by which biology fixes the reference of species's names. We conclude by comparing the nomenclatural type with the "stereotype" elaboratd by Putnam in the context of the causal theory of reference, and we try to determinate if and to what extend this theory can be useful in order to throw light on reference in the language of the natural sciences.

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