El motiu d'aquesta tesi ha estat trobar indicadors analítics capaços de senyalar canvis significatius en l'estat de salut dels pacients transplantats renals, abans de qualsevol manifestació clínica. En el seguiment de pacients es sol.liciten repetidament proves analítiques al llarg del temps, essent molt important determinar la diferència mínima entre resultats consecutius, d'una mateixa magnitud biològica, que expressen un canvi significatiu. Aquest és el anomenat "valor de referència d'un canvi". L'aplicació clínica que d'aquest valor es deriva és clau per a prendre decisions correctes, per la qual cosa s'ha de tenir en compte l'opinió del metge a l'hora d'establir el valor de referència d'un canvi per a cada situació clínica concreta. Està demostrat que el valor de referència d'un canvi depèn de la variabilitat biològica intraindividual, el valor de la qual està publicat per un gran nombre de magnituds biològiques en persones sanes. Els pacients transplantats es troben en "un cert estat de salut ", en el qual és important optimitzar el seguiment , perquè la detecció precoç de possibles alteracions funcionals és decisiva per a decidir el tractament més adient.En aquesta tesi s'han utilitzat les dades obtingudes al aplicar el protocol assistencial de seguiment dels pacients posttrasplantats renals, per establir l'equilibri homeostàtic (període de màxima estabilitat) en aquests pacients. Comença entre les 2 i 8 setmanes després del trasplant, depenent del pacient, comprèn un interval de 8 determinacions i es manté durant una mitjana de 3 mesos. Durant aquest període s'han estimat els components de variabilitat biològica intra e interindividual, havent-se comprovat que la obtenció de mostres en intervals de temps irregulars no influeix els valors de variabilitat biològica intraindividual obtinguts. Així s'ha constatat que el protocol assistencial és apropiat per estimar la variabilitat biològica, la qual cosa fa que aquest model d'estudi pugui ser extrapolat a altres patologies. Els valors de variabilitat biològica intra e interindividual en el posttrasplantament renal són diferents dels obtinguts en persones sanes. Les magnituds amb més gran individualitat, idònies per a detectar canvis significatius, són creatinina i urats en sang. S'ha calculat el valor de referència d'un canvi (VRC) per aquestes dues magnituds.Per augmentar el valor predictiu d'un canvi en l'estat de salut, s'han utilitzat valors VRC combinant les dues magnituds, un cop demostrada la independència entre ambdues durant el període de màxima estabilitat. La validesa diagnòstica dels VRC combinats de creatinina i urats s'ha estimat en un grup de 75 pacients trasplantats renals (57 clínicament estables i 18 amb rebuig agut desprès d'un curt període d'estabilitat clínica), calculant els VRC a diferents intervals de probabilitat. Amb la finalitat d'optimitzar la utilitat clínica dels VRC calculats, s'ha tingut en compte el criteri mèdic. Per això, s'ha desenvolupat una enquesta dirigida als nefròlegs responsables del seguiment del pacient trasplantat renal. Dels resultats obtinguts es dedueix que els VRC de creatinina de 18.1% i d'urats de 19.8% (interval de probabilitat del 85%) presenten la millor combinació en quant a sensibilitat, especificitat i valor predictiu per a detectar rebuig o complicacions renals.S'ha verificat la utilitat clínica del model definit (VRC combinat de creatinina i urats) en un altre grup de pacients, constatant la detecció de potencials crisis subclíniques en aquest nou grup.Com a conseqüència pràctica d'aquesta tesi s'ha previst incorporar, en el sistema informàtic del laboratori, un algoritme de càlcul dels VRC als resultats de creatinina i urats de tots els pacients posttrasplantats renals . Qualsevol resultat que superi els VRC definits, serà específicament assenyalat com a indicatiu de canvi significatiu. / The aim of this thesis was to encounter analytic markers that indicate significant changes in the health status of kidney transplant recipients before clinical manifestations are evident. During patient follow-up for many pathologies, repeated analytic tests are requested over time. In specific biological constituents, it is useful to determine the minimum difference in consecutive results that expresses a significant change in health status. This difference is termed reference change value. Clinical application of this concept affects decisions regarding treatment; therefore, the opinion of clinicians must be considered when establishing the reference change value for specific clinical situations.It has been demonstrated that the reference change value depends on intraindividual biological variation. Published values for intraindividual variation of many constituents in healthy subjects are now available.The situation of renal transplanted patients can be considered a certain state of health, in which it is important to optimize follow-up, since early detection of potential functional alterations is decisive for determining appropriate treatment.This thesis used data obtained from application of a hospital follow up protocol for renal transplant patients in order to establish the time of homeostatic balance (period of maximum stability) in this clinical situation. It was found that the stable period begins 2 to 8 weeks after transplantation, depending on the patient, includes an interval of 8 determinations, and is maintained for a mean of 3 months. Intra- and interindividual biological variation were estimated during this period, after confirming that analysis of samples collected over irregular intervals of time does not affect the intraindividual biological variability results obtained. This point is important because it means that values found with an established hospital protocol can be used for estimating biological variation, making it easier to use the model for the study of other pathologies.The intra- and interindividual biological variation values in renal post-transplantation are different from those in healthy subjects. The constituents with highest individuality, ideal for detecting significant changes, were found to be serum creatinine and urates. The reference change value (RCV) was calculated for these two constituents and it was determined that their values during the maximum stability period were independent of each other. Thus, the RCV of the two in combination could be used to increase the predictive value of a change in health status. The diagnostic validity of the combined RCVs of serum creatinine and urates was then estimated in 75 renal transplant recipients (57 clinically stable and 18 with acute rejection after a short period of clinical stability), calculating the RCV at different levels of probability. With the aim of optimizing the clinical usefulness of the RCVs calculated, medical criteria were taken into account. A structured questionnaire was designed to know the opinion of nephrologists responsible for the follow up of renal transplant patients. From the results obtained it was deduced that an RCV of 18.1% for creatinine and 19.8% for urates (interval of probability of 85%) presented the best combination in terms of sensitivity, specificity and predictive value to detect rejection or renal complications. The clinical utility of the model defined (combined RCV of creatinine and urates) was verified by using it in another group of transplant patients. Potential subclinical crises were also detected in this new group.As a practical consequence of this thesis, the hospital laboratory will incorporate an algorithm in its data processing system to calculate the RCVs for creatinine and urates during serial testing of all renal transplanted patients. Results surpassing the defined RCVs will be highlighted by a marking system to advise clinicians that a significant change has occurred in patient status.

La formiga invasora Linepithema humile (Mayr), també coneguda com la formiga argentina, és una espècie present a la península Ibèrica. En aquesta tesi s'ha estudiat com afecta la presència d'aquesta espècie plaga a la comunitat de formigues autòctones y al procés de dispersió de llavors de plantes mediterrànies. L'estudi es va dur a terme en una àrea de sureda i brolla d'estepes i bruc boal situada al nord-est peninsular, prop de la línia de costa mediterrània. Un dels primers y més notables efectes de la invasió a les nostres àrees d'estudi és la dramàtica alteració de la comunitat de formigues, en forma de una reducció de la riquesa específica i de la homogeneïtat d'abundàncies. A més, a les zones envaïdes no hi queda cap espècie de formiga autòctona dispersant de llavors. A causa de la gran abundància d'obreres de la formiga argentina a les zones envaïdes, i del seu elevat ritme d'activitat, aquesta espècie efectua un intens rastreig del sòl, la qual cosa li permet localitzar els recursos en un temps menor que les formigues autòctones de les zones no envaïdes. No obstant, la obertura mandibular de la comunitat de formigues esdevé molt disminuïda a les zones envaïdes a causa de la desaparició de les espècies autòctones, la majoria d'elles de mida més grossa que la formiga argentina, la qual cosa podria limitar la capacitat de manipulació de l'entorn que té la comunitat de formigues a les zones envaïdes, i podria explicar la falta de reemplaçament d'alguns dels rols que duien a terme les espècies de formigues autòctones abans de la invasió.La formiga argentina es mostra atreta per les llavors de les nou espècies vegetals estudiades (dues euforbiàcies: Euphorbia biumbellata i E. characias; dues compostes: Cirsium vulgare i Galactites tomentosa; i cinc papilionàcies: Genista linifolia, G. monspessulana, G. triflora, Sarothamnus arboreus i Ulex parviflorus), arribant a transportar i fins i tot introduir al niu algunes llavors, però amb probabilitats inferiors a les realitzades per les formigues autòctones de les zones no envaïdes. No obstant, el seu comportament davant les nou espècies de llavors és variable, de manera que sembla que el seu efecte sobre la dispersió de llavors podria ser diferent per a cada espècie vegetal. L'alteració del procés de dispersió no sembla alterar l'èxit reproductiu d'una espècie concreta, Euphorbia characias, a les zones envaïdes; ni el seu reclutament, ni la distribució espacial, ni la supervivència de les plàntules són significativament diferents a les zones envaïdes que a les no envaïdes. La desaparició de les espècies de formigues granívores de les zones envaïdes pot afectar la dinàmica de les llavors de plantes no mirmecòcores. Així, les llavors de tres papilionàcies (Calicotome spinosa, Psoralea bituminosa i Spartium junceum) resulten amb un menor nivell de transports (i probablement menor depredació) a les zones envaïdes per la formiga argentina. / The invasive ant Linepithema humile (Mayr), known as the Argentine ant, is present in the Iberian peninsula. This thesis is focused on the effect of the presence of this pest ant over the native ant community and the seed dispersal process of Mediterranean plants. The study was carried out in a cork oak secondary forest situated in the north-eastern Iberian peninsula, near the Mediterranean coast.One of the first and most notorious effects of the invasion in our study areas is the dramatic alteration of the ant community, with a reduction of the ant species richness and the homogeneity of abundances. Moreover, any native seed dispersal ant remains at the invaded zones. Due to the higher abundance of Argentine ant workers in the invaded areas, and their higher "tempo" of activity, this species carries out an intense soil surface searching and can find resources in a lower time than native ants do in the non-invaded zones. However, the mandible gap of the ant community becomes highly reduced in the invaded zones due to the displacement of the native ant species, most of them bigger than the Argentine ant. This could limit the ability of ants in handling the environment in the invaded zones, and could explain the lack of replacement of some tasks carried out by the native ants before the invasion.The Argentine ant is attracted by the seeds of the nine studied plant species (two euforbiaceae: Euphorbia biumbellata and E. characias; two compositae: Cirsium vulgare and Galactites tomentosa; and five papilionaceae: Genista linifolia, G. monspessulana, G. triflora, Sarothamnus arboreus and Ulex parviflorus), transporting and even introducing some seeds to the nest, but with lower probabilities than the native ants in the non-invaded zones. However, its behavior in front of the nine seed species is variable, so the effect over the seed dispersal process could be different for each plant species. The alteration of the seed dispersal process appears not to affect the reproductive success of a single species, Euphorbia characias, in the invaded zones; neither recruitment, spatial distribution, nor survival of seedlings are significantly different between the invaded and the non-invaded zones. The disappearance of the native granivorous ant species from the invaded zones can affect the seed dynamics of non-myrmecochorous species. In this sense, seeds of three papilionaceae (Calicotome spinosa, Psoralea bituminosa and Spartium junceum) result with a lower level of transport (and probably lower predation) in zones invaded by the Argentine ant.

L'arxipèlag de les Canàries és un conjunt d'illes d'origen volcànic localitzat a l'Atlàntic nordoriental, a uns 100 km de les costes africanes. La seva disposició seguint una línia horitzontal, representa alhora una ordenació de les illes en proximitat al continent i en origen geològic.El gènere Dysdera inclou al voltant de 220 espècies d'aranyes distribuïdes a la conca mediterrània. Són aranyes errants que capturen directament a les seves preses sense l'ajut de teles de seda, prefereixen els llocs humids, són d'hàbits nocturns i es solen trobar durant el dia descansant sota pedres o escorces d'arbres. El límit occidental de la seva distribució el formen les anomenades illes Macaronèsiques: Açores, Madeira, Selvagens, Cabo Verde i Canàries. En aquest últim arxipèlag s'havien descrit fins a 50 espècies endèmiques: una quarta part de les espècies del gènere es localitzaven en un àrea del 0,1% de l'a distribució total. Aquest número era encara més sorprenent quan es comparava amb la resta d'arxipèlags Macaronèsics (Açores 1 sp., Madeira 4 sp., Selvagens 1 sp. i Cabo Verde 1 sp). La present tesi intenta donar resposta a l'interrogant evolutiu plantejat per Dysdera a les illes Canàries.Els objectius proposats van ser: la revisió taxonòmica de les espècies canàries, l'elaboració de la filogènia del grup utilitzant tan caràcters morfològics com moleculars i, a partir d'aquesta filogènia, derivar els processos implicats en la generació d'aquesta gran biodiversitat.El primer pas va ser adoptar un "concepte d'espècie" per tal de delimitar les unitats d'estudi. El concepte adoptat va ser el "concepte filogenètic d'espècie de la diagnosticabilitat". Es va optar per aquest atenent a la seva aplicabilitat i al fet de fer referència a caràcters descriptius i no a processos. Es va procedir a l'estudi morfològic tant del material tipus existent de les espècies descrites, com de més de 1000 especimens reunits a partir de diverses fonts. Els diferents caràcters van ser estudiats mitjançant un microscopi estereoscòpic i microscopis electrònic d'escanellatge.Per a inferir les relacions filogenètiques es va aplícar la metodologia cladista, implementada a través del criteri de la màxima parsimònia i utilitzant tan caràcters morfològics com de les seqüències nucleotídiques del DNA mitocondrial. Tot i que la filogènia va ser reconstruïda mitjançant l'anàlisi simultània de tots els caràcters, es van dur a terme un seguit d'anàlisi parcials per tal d'estudiar el comportament de les diferents classes de caràcters. A cadascuna de les matrius es van aplicar el test TS de presència de senyal filogenètica i el test ILD d'incongruència entre particions. L'existència de taxons incomplets introduïa a les diferents matrius, parcials i combinades, un elevat nombre de missing data. L'efecte de la presència d'aquests caràcters desconeguts va ser avaluat construint una sèrie de matrius addicionals amb un nombre decreixent de taxons incomplets. Es va contrastar la sensibilitat dels clades obtinguts a pertorbacions en paràmetres de les anàlisis utilitzant diferents esquemes de ponderació dels mateixos.El procés colonitzador, l'existència de radiacions intrainsulars i les causes responsables de les mateixes van ser derivades a partir de la filogènia dels taxons, mitjançant l'optimització de caràcters biogeogràfics i morfològics. L'edat de divergència dels clades es va estimar mitjançant divergència genètica no corregida, utilitzant una constant de transformació de 2,5% de divergència per milió d'anys.Com a resultat de la revisió taxonòmica de Dysdera a les illes Canàries, es proposa que el nombre d'endemismes actualment coneguts és de 43. S'han descrit 11 espècies noves, s'han establert 18 sinonímies, s'han redescrit 31 espècies (5 neotipus) i s'ha proposat 1 nomen dubium. En general, el nivell d'endemisme és força alt, el 80% de les espècies només s'han recol.lectat en una illa La humitat sembla ser el principal factor limitant de la distribució de les espècies, mentre que els vuit endemismes troglomòrfics representen els únics casos d'associació estreta amb un determinat ecosistema. El nivell de diversitat somàtica es força elevat en comparació al que s'observa en els caràcters genitàlics, tant de mascles com de femelles.Per tal de testar si els endemismes canaris eren monofilètics o si, per contra, representaven una agrupació polifilètica, es van mostrejar tot un seguit de taxons continentals i de la resta d'illes macaronésiques (23 espècies). A més, es van introduir a la matriu com a outgroups sengles representants de les subfamílies Harpacteinae i Rhodinae i dels gèneres de Dysderinae Harpactoerotes i Dysderoerotes. Els cladogrames obtinguts van ser arrelats assumint una relació de grups germans entre les subfamílies Rhodinae i Dysderinae. Es va construir una matriu de III taxons (70 espècies, 94 haplotipus) i 961 caràcters (439 informatius): 23 somàtics, 28 del bulb copulador, 15 de l'endogí, 157 de cadascuna de les bases (1., 2· i 38 base) dels codons del Citocrom Oxidasa I, 247 dels ítems del 16SrRNA i 177 dels loops.L'aplicació del test TS a cadascuna de les matrius parcials i combinades va revelar que en tots els casos aquestes posseïen senyal filogenètica. Només es va detectar un nivell d'incongruència significatiu en les comparacions entre les segones i les terceres bases dels codons del COI amb el 16S, probablement resultat de l'elevat grau de saturació de les terceres bases i del fort constrenyiment evolutiu al que estan sotmeses les segones, respectivament. Es descriu per primer cop l'estreta relació existent entre la significació del test ILD i l'existència de taxons incomplets per alguna de les particions definides.Per tal de seleccionar el cladograma, es van preferir els resultats derivats de la ponderació uniforme i les diverses ponderacions diferencials van ser utilitzades com a criteris addicionals de selecció en cas de ciades alternatius. Altres criteris auxiliars van ser el de maximitzar la informació continguda, eliminar els clades alternatius amb politomies i contrastar les implicacions biogeogràfiques de les resolucions possibles. L'aplicació d'aquest protocol va resultar en l'elecció d'un únic ciadograma.Aquest cladograma es compatible amb l'existència d'un màxim de 4 i un mínim de 2 colonitzacions independents de Canàries. En qualsevol cas, la major part dels endemismes (86%) són el resultat d'un únic procés colonitzador. Les illes Orientals han estat colonitzades dues vegades, una per l'avantpassat del clade oriental i, posteriorment, una altra representada per l'espècie D.lancerotensis. El patró colonitzador exhibit pel clade oriental és incompatible amb les dades geològiques, la qual cosa juntament amb la gran diferència del nombre d'endemismes respecte el clade centre-occidental, malgrat les edats similars de divergència, i les peculiaritats ecològiques d'aquestes illes permeten hipotetitzar aquest clade ha estat sotmés a episodis d'extinció d'espècies. Pel que fa al clade centre-occidental, Tenerife és el seu centre d'origen, a partir del qual s'han colonitzat les illes restants mitjançant onades successives de colonització.La generació de la biodiversitat a les illes més antigues (Fueneventura i Lanzarote) i a les més modernes (La Palma i El Hierro), és bàsicament producte de les colonitzacionsinterinsulars. Per contra, a Tenerife, Gran Canaria i La Gomera, els processos de diversificación intrainsular són tan o més importants que les colonitzacions. Tot i que part d'aquestes radiacions poden ser explicades com a fenòmens vicariants, ja sigui per establiment de barreres geològiques o ecològiques, les dades derivades de l'optimització de caràcters hipotéticamente relacionats amb la captura de la presa, mostren que en molts casos espècies simpàtriques estretament relacionades filogenèticament posseeixen combinacions diferents d'aquests caràcters. Es proposa l'existència de fenòmens de segregació ecològica lligats a diferenciación en la presa potencial, la qual cosa es compatible amb l'existència de fenòmens d'especiació simpàtrica o, si més no, permet la coexistència d'aquestes espècies posteriorment a la seva formació per especiació alopàtrica. / Oceanic islands biodiversity is the join result of external colonization and local diversification. Unlike the biotas of Pacific archipelagos, such as the Hawaiian Islands or Galapagos, the species inhabiting the so-called Macaronesian Archipelagos have usually been interpreted as the relicts of past continental biotas or the result of chance characteristics of the original colonists of each species. The Canary Islands, 100 km of the North western coast of Africa, had been claimed to harbour 50 endemic species of the mostly circum-Mediterranean spider genus "Dysdem": about a quarter of its known species in an area that hardly represents 0.1% or its range.In order to assess the validity of this figure as well as the processes involved in the origin and formation of this extraordinary number of endemisms, a taxonomic revision and a phylogenetic analysis of these endemics were performed. Phylogenetic relationships of the endemics and a sample of continental species (70 taxa), were based on a simultaneous cladistic analysis of 66 morphological characters, 471 pb of the COI and 424 pb of the 16SrRNA rnitochondrial genes. After their taxonomic revision, 43 Canarian endemic species are accepted, 12 of which are described for the first time. Moreover, 18 new synonymies are proposed and 31 species are re-described. Most of the species (80%) are single-island endemisms. Humidity seems to be the most important factor governing species distribution, while only troglomorphic species (8 out or the 43) show a close relation to a particular biota. In general, Canarian "Dysdem" species display a wide range of somatic morphologies, coupled with relatively uniform male bulbs and female endogynes. Even though the preferred tree is ambiguous regarding the number of overseas colonizations, allowing a minimum of two and a maximum of four colonization events, it supports a single origin for most of the endemisms (84%). Both, inter-insular colonizations and intra-insular radiations have played an important role in the diversifications of this clade. The optimization of morphological characters hypothetized to be linked to prey preference, suggests the existence of ecological segregation in coexisting species and thus opens the possibility of the occurrence of sympatric speciation phenomena.

Els pulmons dels mamífers són funcionals gràcies a la presència dels tensioactius pulmonars. Aquesta substància d'extraordinàries propietats d'adsorció, reducció de la tensió superficial i protecció davant d'atacs bacterians està formada per una barreja en la que els components majoritaris són fosfolípids i proteïnes. L'absència d'aquests tensioactius provoca nombroses patologies greus com la síndrome de dificultat respiratòria neonatal (SDR) i la deficiència respiratòria aguda en adults (ARDS), aquesta última provocada principalment per infeccions bacterianes a les vies respiratòries, amb el resultat d’una elevada mortalitat. Actualment, aquestes patologies es combaten amb compostos naturals d'origen boví i porcí o amb derivats sintètics, en ambdós casos amb un cost molt elevat. Els nous tensioactius actuarien 1) mimetitzant l’estructura dels fosfolípids i 2) presentant capacitat antimicrobiana basada en la naturalesa catiònica de l’aminoàcid. La simplicitat dels nous tensioactius pulmonars permetria la seva producció a gran escala i baix cost. - S’han sintetitzat els tensioactius catiònics derivats dels diacilglicerols d’arginina XXRAc (1414RAc i 1212RAc) obtenint resultats satisfactoris, amb rendiments propers al 70% i amb una puresa del 99%. - S’ha estudiat el procés de nebulització per ser aquesta tècnica la més emprada en l’administració dels tensioactius pulmonars per via respiratòria. S’ha determinat la mida de les partícules de les dispersions aquoses formades per un fosfolípid amfòter (DPPC, DMPC) en presència i en absència dels tensioactius sintètics. Els resultats obtinguts han demostrat que l’efecte de la nebulització no afecta en les dimensions de les partícules dispersades. - S’ha realitzat la caracterització fisicoquímica de monocapes, tant d’extensió com adsorbides, dels fosfolípids DPPC i DMPC, en presència i en absència dels tensioactius sintètics XXRAc. El fosfolípid DPPC s’ha emprat com a component majoritari dels tensioactius pulmonars, mentre que el fosfolípid DMPC s’ha estudiat per ser un homòleg estructural de cadena més curta. S’ha demostrat l’existència d’un fort sinergisme entre els dos components de la mescla i, en condicions polsants, s’ha evidenciat la no desorció dels components tensioactius cap a la subfase, estabilitzant així la interfase aire/aigua que simula la interfase present al pulmó. Petites addicions del tensioactiu 1414RAc acceleren el procés d’adsorció del fosfolípid DPPC, això pot ajudar a resoldre un dels principals problemes en els preparats sintètics de tensioactius pulmonars. - S’ha iniciat una aproximació de l’activitat microbiològica dels nous tensioactius derivats dels diacilglicerols d’arginina emprant un medi de cultiu senzill. Els resultats obtinguts demostren una elevada activitat leishmanicida i una activitat antimicrobiana i hemolítica moderada. S’ha aprofundit en els assaigs microbiològics emprant un medi de cultiu complet i estudiant l’activitat antimicrobiana en un bacteri Gram-negatiu i tres de Gram-positius, així com l’activitat hemolítica, dels tensioactius XXRAc i, a efectes comparatius, dels seus homòlegs no Nα-acetilats (XXR). Aquests resultats evidencien una activitat antimicrobiana dels tensioactius moderada i una activitat hemolítica elevada. També s’ha demostrat una forta dependència entre l’activitat microbiològica i la hidrofobicitat del cap polar del tensioactiu. - S’ha estudiat una estratègia de formulació com a vesícules cataniòniques per tal de reduir la citotoxicitat dels tensioactius sintètics. S’ha evidenciat la formació de vesícules cataniòniques carregades tant negativament com positivament, en funció de la proporció dels components iònics que formen la mescla, amb una zona de precipitació corresponent a la neutralització de càrrega. S’ha observat un comportament insòlit ja que a petites addicions de tensioactiu s’observa un increment en el valor absolut del potencial-ζ respecte a les vesícules del fosfolípid aniònic que s’atribueix a una disminució del grau d’associació del contraió sodi a les vesícules. Els resultats obtinguts constitueixen una base sòlida per, mitjançant la formulació de sistemes cataniònics, reduir la citotoxicitat dels tensioactius, obrint així possibles aplicacions clíniques per tractaments de malalties infeccioses.

La intensificació agrícola que s'ha produït al llarg de les darreres dècades ha fet possible un augment de la producció. Aquesta intensificació, però, ha ocasionat greus conseqüències pel medi, entre les que destaca, la pèrdua de biodiversitat. La pèrdua de diversitat d'espècies arvenses és un dels problemes més rellevants perquè tenen un paper clau en el funcionament dels sistemes agrícoles. La intensificació agrícola s’ha produït a diferents escales espacials. A escala de paisatge, l’agregació de parcel•les i la reducció dels hàbitats associats als conreus a causa de la concentració parcel•lària ha comportat una important simplificació del paisatge agrícola. A escala local, la intensificació agrícola s’ha posat de manifest amb el monocultiu, la llaurada intensiva, la fertilització química i l’aplicació d’herbicides. En aquesta tesi s'ha integrat aquests dos aspectes de la intensificació agrícola mitjançant diferents aproximacions, amb l’objectiu d’aprofundir en el coneixement dels seus efectes sobre la diversitat de la flora arvense dels conreus de cereals de secà. Amb aquesta finalitat, es van seleccionar 18 localitats de la Catalunya Central situades en un gradient de complexitat del paisatge i, en cadascuna d'elles, una finca cerealista amb gestió ecològica i una amb gestió convencional. Els resultats d’aquesta tesi doctoral mostren que la intensificació de les pràctiques agrícoles, avaluada per mitjà de (i) la comparació entre parcel•les amb gestió ecològica i convencional (Capítols 1, 3 i 4), (ii) diverses variables relacionades amb la gestió com ara les aportacions de nitrogen amb la fertilització (Capítols 2 i 3) i (iii) la seva integració en un índex d’intensificació agrícola (Capítol 2), afecta negativament la riquesa de la flora arvense. A més, la intensificació agrícola comporta la reducció de la riquesa de grups funcionals com les lleguminoses i la pèrdua d’espècies segetals poc freqüents i abundants (Capítol 1). La caracterització de les pràctiques agrícoles de cada una de les parcel•les estudiades ha permès constatar que la gestió ecològica és, en general, menys intensa que la gestió convencional (Capítol 2), però a més, ha permès conèixer que existeix una gran heterogeneïtat en la intensitat de la gestió en cada sistema. Això indica que no es pot associar sempre la gestió ecològica amb pràctiques agrícoles poc intenses, i la gestió convencional amb pràctiques agrícoles molt intenses. Els resultats també mostren que la riquesa d’espècies arvenses dels camps ecològics i convencionals no varia en relació a les característiques del paisatge que els envolta (Capítol 3). L’efecte de la complexitat del paisatge sobre la riquesa de la flora arvense és un tema de debat perquè s’han obtingut resultats contraposats. La majoria d’estudis que constaten un efecte positiu de la complexitat del paisatge sobre la riquesa d'espècies analitzen la flora arvense dels marges dels camps i/o de les vores (la part externa del camp adjacent al marge). Aquesta tesi constata que no es produeix aquest efecte als centres dels camps, bé per la limitada dispersió de les llavors o bé per la intensitat més gran de les pràctiques agrícoles als centres que als marges dels camps. Una de les conseqüències de la intensificació agrícola és l’increment de l’abundància d’algunes espècies arvenses, com ara el margall (Lolium rigidum) o la cugula (Avena sterilis). L’elevada dominància d’aquestes espècies fa que es puguin considerar espècies invasores dels conreus cerealístics. Els resultats d’aquesta tesi (Capítol 4) mostren que l’augment d’aquestes espècies invasores nadiues afecta negativament l’abundància i la riquesa d’espècies de la comunitat arvense resident, tal i com s’ha descrit per algunes espècies exòtiques. / Agricultural intensification over the past decades, at both the local (management intensification) and the landscape scale, is the main reason for the current biodiversity decline. The decline of arable weed diversity in agro-ecosystems is a matter of great concern because of its key role in supporting biodiversity at higher trophic levels. This thesis focus on the biotic and abiotic factors that may have an influence on arable weed species, in order to evaluate their effect and develop mechanisms to counteract the increasing loss of weed diversity. To fulfil these objectives, several experiments were performed in central Catalonia, in 18 localities placed along a gradient of landscape complexity. In each locality, an organic and a conventional cereal farm were selected. The results of this thesis show that intensification of management, evaluated by means of (i) the comparison of organic and conventional fields (Chapters 1, 3 and 4), (ii) several management variables (Chapters 2 and 3) and an index of land-use (Chapter 2), negatively affects weed flora. The characterization of farming practices (Chapter 2) indicates that land-use intensity is lower in organic fields but also that there is a gradient of land-use intensity between and within organic and conventional farms. These results suggest that it is an over-simplification to always equate organic farming with low intensive management. This thesis also demonstrates that landscape complexity does not influence weed flora within cereal fields (Chapter 3), although several authors have reported some effects on boundaries and crop edges. Finally, the results also highlight that native invaders, such as Lolium rigidum and Avena sterilis, could have negative effects on diversity of weed communities, as it has been previously proved for alien species (Chapter 4).

In this Thesis we address the study of some non-linear evolution equations (e.g. pde's) modelling the dynamics of sexually-reproducing structured populations, with special emphasis on biological evolution driven by natural selection. The latter is incorporated into the models through the adaptive dynamics, which is a way of describing how the hereditary characteristics of the population evolve. The sex-ratio, defined as the proportion between females and males, is analyzed from the evolutionary point of view.The memoir is divided into two parts plus a brief introduction to age-structured population dynamics (Chapter 1). The first part (Chapter 2) is devoted to a model for the dynamics of a sequential hermaphrodite species, i.e. a population where every individual functions early in life as one sex (specfically as a female) and then switches to the other sex for the rest of its life, and the sex-reversal occurs at a specific age which is considered as a non-negative random variable. This phenomenon happens in a variety of animals including fish species like the sea bream ("Sparus aurata"), the anemone fish, the parrot fish and the blue-headed wrasse ("Thalassoma bifasciatum"). First of all we introduce the basic hypotheses and the parameters of the model: the probability law of the age at sex-reversal, the non-linear (due to the sexual reproduction) birth function giving the influx of newborns, and the density-dependent per capita mortality rate. The complete system (which displays the birth, transition and death processes) for the age-densities of females and males, is formulated and derived in the form of non-linear integral equations as well as the smooth version in the form of nonlocal non-linear first-order hyperbolic partial differential equations (partial integro-differential equations) with boundary, at age zero, and initial conditions. We take the former approach because of the lack of regularity in general, and in the latter, the derivative of the probability law appears in the transition term from female to male. In Section 2.3 we show the existence and uniqueness of global solutions which are non-negative and biologically meaningful for the present model. We introduce additional hypotheses, namely, suitable Lipschitz conditions on the birth function and the mortality rate. In Section 2.4 we show that the system can be reduced to the intrinsic sex-ratio subspace where the dynamics is given by a single non-linear integral equation for the age-density of individuals of both sexes. An explicit form of the birth function, in terms of the fertility rates, is derived for latter numerical purposes. It corresponds to a Holling type II functional response, and it is based on the fact that females arrange its time in looking for mates and handling the production of new offspring. The expected searching time is proportional to 1-(number of males), whereas the expected handling time is a constant. Section 2.5 studies the asymptotic behaviour of the solutions as time tends to infinity. We have determined a sufficient condition for having bounded trajectories and the possibility of non-trivial dynamics. On the other hand we have seen that the extinction equilibrium is always locally asymptotically stable, displaying the Allee effect, which is a common feature of sexually reproducing populations. In Section 2.6 we address the stationary problem, i.e. we look for solutions independent of time in L1 +. The non-trivial steady states are determined according to a scalar non-linear equation for the total population at equilibrium as an independent variable. We end the section by illustrating two cases. The first one is the (non-linear) case of neglecting the competition for the resources, obtaining that there is at most a non-trivial steady state which is always unstable. An explicit expression of this equilibrium is given, and the instability is obtained by means of a linearization procedure. The second case, which is rather general, includes some sort of competition and we have found two non-trivial equilibria for each value of the expected age at sex-reversal in a bounded open interval. Both cases are depicted in a bifurcation diagram, for two choices of the probability law (Heaviside/exponential).The theory of accretive operators, i.e. those such that its resolvent operator is a non-expansive map, is needed in order to study the local stability of equilibria for the general case. A proof of the principle of linearized stability for the reduced system is given in Appendix A, and it is based on a principle for non-linear evolution equations governed by accretive operators, where the stability is determined by the accretiveness of an associated linear operator. In Section 2.7 we rewrite the reduced system as an evolution equation and introduce additional hypotheses, mainly, suitable conditions on the regularity of the birth function and the mortality rate. Finally we get a sufficient condition for the local stability without computing the spectrum of the linear part. Considering phenotypic evolution in the context of diploid population models, in Section 2.8 we study the evolutionary dynamics of the age at sex-reversal. The function-valued trait considered is the probability law. We assume a resident population at stable equilibrium and consider a small invading/mutant population make up of heterozygotes, and homozygotes (negligible). We have used convex analysis in order to show that an unbeatable strategy or evolutionarily stable strategy (ESS) is a Heaviside step function: all individuals of the population change sex at the same age. More precisely, the computation of such an (infinite dimensional) strategy is based on linear/affine optimization on compact convex sets. Our result is a generalization of the one obtained by Charnov. Finally, Section 2.9 is devoted to the adaptive value of the sex-ratio of the population at equilibrium, which is in general different from one. However, if the fertilities are age independent then the sex-ratio equals to one. In addition, assuming also an age independent mortality we have that the transition from female to male takes place at 69,3% of the life expectancy of the population. The second part (Chapter 3) is devoted to a model for the sexual phase of a haplodiploid species (monogonont rotifers) which exhibits the so-called cyclic parthenogenesis (both forms of reproduction: non-sexual and sexual). Monogonont rotifers are small micro-invertebrate animals who inhabit aquatic media with seasonal variations. The original system, which was introduced by Aparici, Carmona and Serra from the department of ecology at the Universitat de València, is formulated in the form of nonlocal non-linear first order hyperbolic partial differential equations. The state variables are the age-densities of virgin mictic females (male-producing), mated mictic females (resting egg-producing), and haploid males, whereas the time-independent parameters of the model are the per capita mortality rates, the male-female encounter rate, the recruitment rate of mictic females, the fertility of male-producing mictic females, the age at maturity for females, and the threshold age of fertilization (which is less than or equal to the maturation age). The transition from virgin to mated is given in terms of the characteristic function of the fertilization period and the total population of haploid males. The equation for mated females turns out to be uncoupled from the others, so we focus on the other ones. Scaling the units in age, time and population we have reduced the number of parameters to only four: the new mortality rates, the new threshold age of fertilization, and the new encounter rate. As a result, we obtain the reduced and nondimensionalized system. Section 3.3 addresses the stationary problem, i.e. we look for time-independent solutions in W 1;1. We have found that there is a unique continuous steady state which can be written in terms of the total male population at equilibrium. The latter is obtained as the unique solution of a scalar non-linear equation. Section 3.4 studies the local stability of the equilibrium by means of a linearization procedure. On the one hand, we analyze the characteristic equation obtaining complex solutions that cross the imaginary axis, and on the other hand we prove a principle of linearized stability which is based on a semilinear formulation in L1, and the fact that the essential growth bound is negative (as usual in this kind of equations). The linear stability analysis reveals that the equilibrium is stable for values of the parameters in a large region containing the empirical ones. However, it can be unstable for values not too far. In Section 3.5 we apply a Hopf bifurcation theorem in an infinite dimensional setting. We check that there is a pair of conjugate eigenvalues on the imaginary axis which cross with positive speed. Rewriting the system as a non-linear evolution equation and computing both the adjoint and the resolvent operators (the latter solving a linear ode with piecewise constant coeffcients), we can determine if the bifurcation is subcritical or supercritical. As a result, we have shown the appearance of a stable limit cycle (isolated periodic orbit). Section 3.6 is devoted to the numerical solution of the problem. We have designed an explicit numerical scheme based on both analytical and numerical integration along the characteristic curves. Several numerical experiments are presented. The numerical simulations confirm and extend the analytical results obtained. / En aquesta tesi abordem l'estudi d'algunes equacions d'evolució no lineals (e.g. edp's) que modelitzen la dinàmica de poblacions estructurades amb reproducció sexual, donant una èmfasi especial en l'evolució biològica conduïda per la selecció natural. Això últim s'incorpora en els models a través de la dinàmica adaptativa, que és una manera de descriure com evolucionen les característiques hereditàries de la població. La sex-ratio, definida com la proporció entre el número de femelles i mascles, és analitzada des del punt de vista evolutiu.La memòria consta de dues parts més una breu introducció a la dinàmica de poblacions estructurades per l'edat (Capítol 1). La primera part (Capítol 2) està dedicada a un model per a la dinàmica d'una espècie hermafrodita seqüencial, i. e. una població on cada individu comença la vida essent d'un sexe (concretament com a femella) i després canvia a l'altre per la resta de la seva vida, i el canvi de sexe es produeix en una edat específica la qual és considerada com a una variable aleatòria no negativa. Aquest fenomen ha estat observat en diversos animals incloent-hi espècies de peixos com l'orada (Sparus aurata), el peix anèmona, el peix lloro i el làbrid de cap blau (Thalassoma bifasciatum). Primer de tot introduïm les hipòtesis bàsiques i els paràmetres del model: la llei de probabilitat de l'edat del canvi, el funcional no lineal (degut a la reproducció sexual) que dóna el número de naixements per unitat de temps (funció de naixença), i la taxa de mortalitat per càpita que depèn de la densitat de població. El sistema complet (que exhibeix els processos de naixement, transició i mort) per les densitats en edat de femelles i mascles, és formulat i deduït en la forma d'equacions integrals no lineals, així com també la versió regular en la forma d'equacions en derivades parcials hiperbòliques de primer ordre no lineals no locals amb condicions de frontera, a edat zero, i inicials. Prenem la primera formulació degut a la falta de regularitat en general, i en la segona, la derivada de la llei de probabilitat apareix en el terme de transició de femella a mascle. En la Secció 2.3 provem l'existència i unicitat de solucions globals que són no negatives i amb sentit biològic per al present model. Introduïm hipòtesis addicionals, a saber, condicions de Lipschitz adequades sobre la funció de naixença i la taxa de mortalitat. En la Secció 2.4 provem que el sistema es pot reduir al subespai de la sex-ratio intrínseca on la dinàmica ve descrita per una sola equació integral no lineal per la densitat en edat d'individus d'ambdós sexes. Una forma explícita de la funció de naixença, en termes de les taxes de fertilitat, es deduïda per a implementacions numèriques posteriors. Aquesta forma es correspon a una resposta funcional de Holling de tipus II i es basa en el fet que les femelles reparteixen el seu temps en buscar parella i en produir nous descendents. El temps esperat de cerca és proporcional a 1/(número de mascles), mentre que el temps esperat de producció de descendència és una constant. La Secció 2.5 estudia el comportament asimptòtic de les solucions quan el temps tendeix a infinit. Hem determinat una condició suficient per a poder tenir trajectòries acotades i la possibilitat de dinàmica no trivial. Per altra banda, hem vist també que l'equilibri d'extinció és sempre localment asimptoticament estable, mostrant l'efecte Allee, el qual és una característica típica en poblacions amb reproducció sexual. En la Secció 2.6 abordem el problema estacionari, i.e. busquem solucions independents del temps en L1+. Els estats d'equilibri no trivials venen determinats per una equació escalar no lineal per a la població total en equilibri com a variable independent. Tanquem la secció il.lustrant dos casos. El primer és el cas (no lineal) sense competència pels recursos, obtenint que com a molt hi ha un equilibri no trivial el qual és sempre inestable. S'arriba a una expressió explícita per l'equilibri, i la inestabilitat s'obté per mitjà d'un procés de linealització. El segon cas, el qual és bastant general, inclou un cert tipus de competència i hem trobat que hi ha dos equilibris no trivials per a cada valor de l'edat esperada del canvi en un interval obert acotat. Ambdós casos son representats en un diagrama de bifurcació, per a dos tipus de llei de probabilitat (Heaviside/exponencial). La teoria dels operadors acretius, i.e. aquells que el seu operador resolvent es una aplicació no expansiva, es necessària per estudiar l'estabilitat local dels equilibris del cas general. En l'Apèndix A es demostra la validesa del principi d'estabilitat lineal per al sistema reduït. La demostració es basa en un principi per a equacions d'evolució o no lineals governades per operadors acretius, on l'estabilitat ve determinada per l'acretivitat d'un operador lineal associat. En la Secció 2.7 reescrivim el sistema reduït com a una equació d'evolució i introduïm hipòtesis addicionals, essencialment, condicions adequades sobre la regularitat de la funció de naixença i la taxa de mortalitat. Finalment obtenim una condició suficient per l'estabilitat local sense calcular l'espectre de la part lineal.La Secció 2.8 estudia la dinàmica evolutiva de l'edat del canvi considerant evolució fenotípica en models de poblacions diploides. Prenem com a variable evolutiva de dimensió infinita la llei de probabilitat. Suposem una població resident en equilibri estable i considerem una població invasora/mutant petita formada per heterozigots, i homozigots (negligible). Hem usat anàlisi convexa per a provar que una estratègia invencible o estratègia evolutivament estable (ESS) és una funció de Heaviside: tots els individus de la població o canvien de sexe a la mateixa edat. Més concretament, el càlcul d'una estratègia tal es basa en optimització lineal/afí sobre conjunts compactes i convexos. El nostre resultat generalitza l'obtingut per Charnov. Finalment, la Secció 2.9 tracta del valor adaptatiu de la sex-ratio de la població en equilibri, el qual és en general diferent d'u. No obstant, si les fertilitats no depenen de l'edat dels individus llavors la sex-ratio és igual a u. A més, suposant també una mortalitat independent de l'edat hem trobat que la transició de femella a mascle es produeix en el 69,3% de l'esperança de vida de la població.La segona part (Capítol 3) està dedicada a un model per a la fase sexual d'una espècie haplodiploide (Rotífers monogononts) que exhibeix l'anomenada partenogènesi cíclica (ambdues formes de reproducció asexual i sexual). Els rotífers monogononts són petits animals micro-invertebrats que viuen en medis aquàtics amb variacions estacionals. El sistema original, el qual va ser introduït per Aparici, Carmona i Serra del Departament d'Ecologia de la Universitat de València, és formulat en la forma d'equacions en derivades parcials hiperbòliques de primer ordre no lineals no locals. Les variables d'estat són les densitats en edat de femelles míctiques verges (productores de mascles), femelles míctiques fecundades (productores d'ous de resistència) i mascles haploides, mentre que els paràmetres, independents del temps, del model són les taxes de mortalitat per càpita, la taxa d'encontres mascle-femella, la taxa d'entrada (reclutament) de femelles míctiques, la fertilitat de les femelles míctiques productores de mascles, l'edat de maduració de les femelles, i el llindar per l'edat de fecundació (el qual és més petit o igual que l'edat de maduració). La transició de verge a fecundada ve donada en termes de la funció característica de l'interval de fecundació i de la població total de mascles haploides. L'equació per a les femelles fecundades resulta estar desacoblada de les altres, per tant ens centrem en les altres dues. Fent un canvi d'unitats en edat, o hem reduït el número de paràmetres a tan sols quatre: les noves taxes de mortalitat, el nou llindar per l'edat de fecundació, i la nova taxa d'encontres. Com a resultat, obtenim el sistema reduït i adimensional. La Secció 3.3 aborda el problema estacionari, i.e. busquem solucions independents del temps en W 1,1. Hem trobat que hi ha un únic estat d'equilibri continu el qual es pot escriure en funció de la població total de mascles en equilibri. Això últim s'obté com a única solució d'una equació escalar no lineal. La Secció 3.4 estudia l'estabilitat local de l'equilibri per mitjà d'un procés de linealització. Per una banda analitzem la corresponent equació característica obtenint solucions complexes que creuen l'eix imaginari, i per altra banda provem la validesa del principi d'estabilitat lineal el qual està basat en una formulació semilineal en L1, i en el fet que la cota de creixement essencial es negativa (com és habitual en aquest tipus d'equacions). L'anàlisi de l'estabilitat lineal revela que l'equilibri és estable per valors dels paràmetres en una àmplia regió que conté els valors empírics. No obstant, pot ser inestable per valors no massa llunyans. En la Secció 3.5 apliquem un teorema de bifurcació de Hopf en un context de dimensió infinita. Comprovem que hi ha un parell de valors propis conjugats sobre l'eix imaginari que creuen amb velocitat positiva. Reescrivint el sistema com a una equació no lineal i calculant l'operador adjunt i l'operador resolvent (aquest últim resolent una edo lineal amb coeficients constants a trossos), podem determinar si la bifurcació és subcrítica o supercrítica. Com a resultat, hem demostrat l'aparició d'un cicle límit estable (òrbita periòdica isolada). La Secció 3.6 està dedicada a la solució numèrica del problema. Hem dissenyat un esquema numèric explícit basat en integració analítica i numèrica al llarg de les corbes característiques. Diversos experiments numèrics són portats a terme. Les simulacions numèriques corroboren i amplien els resultats analítics obtinguts.

Aquesta tesi doctoral va estudiar la diversitat (riquesa i abundància), la distribució i la dinàmica de les comunitats planctòniques d'Archaea presents a diferents llacs estratificats temperats d'aigua dolça per aportar evidencies sobre la seva distribució i la seva possible activitat en aquests ecosistemes en relació als cicles biogeoquímics presents en els mateixos. Es varen estudiar dos estanyols d'origen càrstic (l'Estanyol del Vilar durant cinc anys consecutius (2001-2005) i l'Estanyol de Can Coromina) i un llac d'origen volcànic (Llac Kivu) analitzant, per una banda, la seva comunitat planctònica d'Archaea mitjançant una aproximació molecular i, per una altra, la seva possible activitat en aquests ambients (p.e., la nitrificació i la fixació de carboni). Per contextualitzar els resultats, es va realitzar un anàlisi in silico dels patrons de distribució global dels Archaea mesòfils mitjançant un anàlisi a nivell de llinatge combinant seqüències del gen 16S rRNA amb diferents eines estadístiques i d'ecologia general. / The present PhD thesis analysed the diversity (richness and evenness), distribution and dynamics of planktonic Archaea in several temperate stratified freshwater lakes to shed some light on their distribution and potential activity in these ecosystems in relation to prevalent biogeochemical cycles. In this sense, two karstic lagoons (Lake Vilar during five consecutive years (2001-2005) and Coromina lagoon) and a volcanic lake (Lake Kivu) were studied analysing, in the one hand, their archaeal planktonic community throughout a molecular approach and, in the other hand, their potential acitivity in these environments (e.g., nitrification and carbon fixation). In order to contextualize the obtained results, an in silico phylogenetic lineage-based analysis on the global distribution of lacustrine Archaea was conducted using 16S rRNA gene sequences in combination with statistical and general ecology tools.

We studied the characteristics and effects of the Argentine ant invasion on the native ants and other arthropods. Moreover, we assessed the effects of L. humile winter nest aggregations extirpation on its population dynamics. We measured the spread of its invasion and evaluated its nest-site preferences. Artificial nests used as a control tool were also assessed. Results indicate that the invasion causes important changes in the native ant community structure. The invasion spread is influenced by air temperature, and habitat perturbations could be favouring a faster expansion. The extirpation diminished the abundance of this ant and disturbed its population dynamics. In order to make this method more efficient, extirpation should be made in the edge of the invasion, and should focus on nests under larger rocks where mature nests are more likely to be found. Finally, this method is proposed mainly for controlling its invasion in closed or isolated areas. / Es van comparar les característiques i els efectes de la invasió de la formiga argentina sobre la comunitat de formigues natives, i altres artròpodes. Es va avaluar l'efecte de l'extirpació d’agregacions de nius d’hivern, la selecció de llocs de nidificació i l'ús de nius artificials com a eina de control, i es va mesurar la seva taxa d'expansió. Es va trobar que la invasió provoca canvis importants en la comunitat de formigues natives. La temperatura ambiental influeix en l'expansió, i les pertorbacions de l'hàbitat podrien afavorir una propagació més ràpida. L'extirpació disminueix la seva abundància i pertorba la seva dinàmica poblacional. L'extirpació s'ha de fer al marge de la invasió, i s'ha de centrar en nius situats sota les pedres més grans que és on hi ha més probabilitat de trobar nius madurs. Finalment, aquest mètode es proposa principalment per al control de la invasió en àrees tancades o aïllades.

A fundamental property of living cells is the ability to sense and respond appropriately to changing environmental conditions. In budding yeast (Sacharomyces cerevisiae), changes in extracellular osmotic conditions are sensed by the HOG SAPK pathway, which orchestrates the cell adaptation program required to maximize cell survival upon stress. Although most of the HOG pathway components have been described, little was known about the dynamics of the response. The aim of this thesis was to analyze the dynamic behavior of the HOG pathway. By using a chemical inhibitor and extensive signal quantification we showed that the HOG pathway is controlled by high basal signaling counteracted by a negative feedback regulatory system. This property determines dynamic signaling in terms of faster response times and higher sensitivity to small variations in extracellular stimuli. This thesis also aimed to implement novel strategies for biological computation that allow increasing complexity of circuits. By engineering signaling pathways in yeast, we have shown that distribution of computation tasks among several wired cells reduces wiring constraints and allows scalability of circuit complexity. Moreover, reusability of cells permits implementation of multiple circuits. Overall, our results define novel dynamic properties of the HOG pathway and have been important to achieve a better view of signal transduction process though MAPK pathways. Moreover, we have developed and implemented novel strategies for biological computation that solved fundamental constrains in the field of synthetic biology. / Una propietat cel•lular fonamental és l’habilitat de detectar estímuls i respondre coherentment a un ambient dinàmic. En cèl•lules de llevat (Saccharomyces cerevisiae), els canvis en l’osmolaritat externa són detectats per la via de senyalització de HOG que organitza tot el programa d’adaptació cel•lular, indispensable per assegurar la supervivència cel•lular en estrès osmòtic. Tot i que la gran majoria dels components de la via de HOG han estat identificats, la dinàmica del procés de senyalització és encara força desconeguda. L’objectiu d’aquest projecte de tesis ha estat analitzar el comportament dinàmic de la via de HOG. Gràcies a la utilització d’un al•lel inhibible de la MAPK Hog1 i a la quantificació sistemàtica del procés de senyalització, hem pogut demostrar que en la via de HOG existeix una intensa senyal basal reprimida constantment per un feedback negatiu depenent de la MAPK Hog1. Aquesta tesi també té com a objectiu la implementació de noves estratègies de computació biològica que permetin un increment de la complexitat dels circuits. Gràcies a la bioenginyeria de les vies de senyalització de llevat, hem demostrat que la distribució de la computació en diferents cèl•lules connectades entre elles disminueix les limitacions de connexió i permet incrementar la complexitat dels circuits a un baix cost. En conjunt, els nostres resultats defineixen noves propietats dinàmiques de la via de HOG i han estat importants per tenir una visió global millorada del procés de senyalització per vies de MAPK. A més, hem dissenyat i implementat noves estratègies de computació biològica que han resolt problemes fonamentals del camp de la biologia sintètica.

La formiga argentina (Linepithema humile) es troba entre les espècies més invasores: originària d'Amèrica del Sud, actualment ha envaït nombroses àrees arreu del món. Aquesta tesi doctoral intenta fer una primera anàlisi integrada i multiescalar de la distribució de la formiga argentina mitjançant l'ús de models de nínxol ecològic. D'acord amb els resultats obtinguts, es preveu que la formiga argentina assoleixi una distribució més àmplia que l'actual. Les prediccions obtingudes a partir dels models concorden amb la distribució actualment coneguda i, a més, indiquen àrees a prop de la costa i dels rius principals com a altament favorables per a l'espècie. Aquests resultats corroboren la idea que la formiga argentina no es troba actualment en equilibri amb el medi. D'altra banda, amb el canvi climàtic, s'espera que la distribució de la formiga argentina s'estengui cap a latituds més elevades en ambdós hemisferis, i sofreixi una retracció en els tròpics a escales globals. / Argentine ants (Linepithema humile) rank among the most successful invasive species: native to South America, they have invaded broad areas worldwide. This PhD thesis attempts to take the first step towards an integrated and multi-scalar analysis of the Argentine ant distribution using ecological niche models. According to our results, the Argentine ant is expected to occupy a broader distribution in its worldwide invaded ranges than is currently appreciated. Model predictions are in concordance with the currently known occurrence of the species, and indicate areas near the coast and following the main rivers as highly suitable for the species. These results give additional support to the idea that the Argentine ant is not currently in equilibrium with its environment. According to global climate change scenarios, the Argentine ant is expected to expand to higher northern and southern latitudes, and retract in the tropics at global spatial scales.