Las L-aminoácido oxidasas (LAOs) son enzimas que oxidan aminoácidos generando el cetoácido correspondiente, amonio y peróxido de hidrógeno. Generalmente, estas enzimas tienen una flavina como cofactor. En la bacteria marina Marinomonas mediterranea se han descrito las dos primeras LAOs que poseen un cofactor quinónico. Este tipo de cofactores se generan mediante modificación post-traduccional de aminoácidos. La primera LAO descrita en M. mediterranea, LodA, es una novedosa L-lisina-épsilon-oxidasa (EC 1.4.3.20). De forma paralela a la realización de este trabajo, se ha descrito GoxA, una glicina oxidasa con características distintas a las glicinas oxidasas descritas previamente en otros organismos. Ambas proteínas son codificadas en operones. En el caso del operón lod, inmediatamente después al gen lodA, se encuentra el gen lodB que codifica la flavoproteína LodB. Datos previos indicaban que en M. mediterranea ambas proteínas son necesarias para obtener LodA activa. El objetivo de este trabajo ha sido estudiar el papel de LodB en la generación del cofactor quinónico de LodA. Así mismo, se han abordado por primera vez estudios de relación estructura/función de LodA para determinar residuos implicados en el proceso de generación del cofactor quinónico y en la actividad enzimática. El estudio presentado en esta memoria se ha llevado a cabo principalmente mediante expresión recombinante, solas o en combinación, en Escherichia coli de las distintas proteínas de los operones que codifican las LAOs. Las proteínas recombinantes se analizaron mediante espectrometría de masas para detectar la masa molecular de la proteína completa y de los péptidos generados por digestión enzimática, con el fin de identificar los residuos que son modificados post-traduccionalmente durante la generación del cofactor quinónico. Adicionalmente, el papel de los residuos seleccionados por estar conservados en LodA y proteínas similares o por su localización estructural, se ha estudiado mediante mediante mutagénesis dirigida. Finalmente, se ha realizado un análisis comparativo de las proteínas del operón lod y gox. Se ha determinado que LodA recombinante posee como cofactor cisteína triptofilquinona (CTQ) generado por modificación de los residuos Cys516 y Trp581. La expresión de LodA en ausencia de LodB, genera una forma precursora de LodA, a la que se ha denominado PreLodA, que no muestra actividad enzimática y está monohidroxilada en Trp581. Este resultado indica que la síntesis de la proteína activa requiere la flavoproteína LodB que actuaría sobre PreLodA. Por su parte, los experimentos de mutagénesis han permitido determinar que el residuo conservado Asp512 es esencial en la generación de PreLodA. Otros residuos analizados importantes para la actividad están localizados en la entrada del canal del centro activo de LodA o en la proximidad del cofactor. Las deleciones realizadas en el extremo C-terminal sugieren que esa zona podría participar en la generación de la forma activa de LodA. Mediante análisis bioinformático se ha detectado en genomas microbianos que los operones que codifican proteínas similares a LodA generalmente contienen, además del gen similar a lodA, un segundo gen que codifica una hipotética flavoproteína similar a LodB. El estudio del operón gox ha revelado que, al igual que ocurre con LodA, cuando se expresa GoxA en ausencia de GoxB, se detecta una forma intermedia monohidroxilada sin actividad enzimática que se ha denominado PreGoxA, por su similitud con PreLodA. Por último, se ha demostrado que las flavoproteínas que acompañan a LodA y GoxA no son intercambiables, indicando una alta especificidad de la quinooxidasa que modifica. Este trabajo supone un avance en el estudio de la nueva familia de LAOs con cofactor quinónico. En concreto, se ha puesto de manifiesto un mecanismo novedoso de modificación post-traduccional de proteínas, ya que con anterioridad no se había descrito la participación de flavoproteínas en este tipo de procesos. / L-amino acid oxidases (LAOs) oxidize amino acids releasing ammonium, hydrogen peroxide and the corresponding alpha keto acid. The marine bacterium Marinomonas mediterranea synthesizes two novel LAOs which contain a quinone cofactor, in contrast to other LAOs that contain a flavin cofactor. Quinone cofactors are generated by post-translational modification of amino acid residues. The first LAO described in M. mediterranea, LodA, is a novel L-lysine-epsilon-oxidase (EC 1.4.3.20). During the realization of this work, it has been described GoxA, a glycine oxidase which is different from the glycine oxidases previously described in other organisms. Both proteins are encoded in operons containing two genes. The operon lod contains immediately downstream to the gene coding for LodA, a second gene coding for the flavoprotein LodB. Previous data have demonstrated that both proteins are required for the generation of the active form of LodA in M. mediterranea. The aim of this work has been to study the role of LodB in the generation of the quinone cofactor of LodA. In addition, studies about structure/function relationship of LodA has been carried out for the first time with the aim of determining the residues involved in the biogenesis of the quinone cofactor and the enzymatic activity of LodA. This work has been carried out by heterologous expression in Escherichia coli of the different genes coding for either LodA or GoxA, alone or in combination with the genes encoding LodB or GoxB. In order to identify which residues are post-translationally modified, the recombinant proteins were analyzed by mass spectrometry to determine the molecular mass of the complete protein and that of the peptides generated by enzymatic digestion. In addition, the role of residues conserved in LodA and LodA-like proteins has been studied by site directed mutagenesis. Finally, a comparative analysis of protein encoded by lod and gox operons has been also performed. It has been determined that recombinant LodA contains a cysteine tryptophyl quinone cofactor (CTQ) which is generated by post-translational modification of residues Cys516 and Trp581. When LodA is expressed in absence of LodB, an inactive monohydroxylated intermediate of LodA, named PreLodA is generated. It is. This result indicates that LodB is required to obtain active LodA and that PreLodA would be its substrate. A critical role in the generation of this precursor of a conserved Asp residue has been revealed by site directed mutagenesis. Other important residues to obtain enzymatic activity are located at the entrance of the active site of LodA or in close vicinity to the quinone cofactor. Moreover, deletions in C-terminal region of LodA suggest a role of that region in the generation of the active form of LodA. Using bioinformatic analysis it has detected that operons encoding LodA-like proteins in microbial genomes usually contain a second gene encoding a hypothetical LodB-like flavoprotein. The analysis of the recombinant synthesis of GoxA in absence of GoxB has revealed, similarly to LodA, a soluble inactive precursor with partial post-translational modifications. This precursor has been named PreGoxA because of its similarity to PreLodA. Finally, it has been demonstrated that the roles of LodB and GoxB are not interchangeable and each flavoprotein acts specifically on its partner protein. This study gets insights in a novel family of LAOs with quinone cofactors. The data presented in this work have revealed a new mechanism of post-translational modification of proteins involving a flavoprotein.

Introducción: El conocimiento cada vez mayor sobre la relevancia funcional de los pequeños RNAs endógenos (esRNAs) como riboreguladores ha estimulado la identificación y caracterización de estas moléculas en numerosos eucariotas. En el hongo basal Mucor circinelloides, un patógeno oportunista humano, se han descrito esRNAs que regulan la expresión de muchos genes que codifican proteínas. En la biogénesis de estos esRNAs participan una RNasa III denominada Dicer, una proteína Argonauta y dos RNA polimerasas dependientes de RNA (RdRP). Además de participar en esta ruta canónica de silenciamiento mediado por RNA, los genes rdrp de M. circinelloides están implicados en la producción de una nueva clase de esRNA, que son independientes de Dicer. Estos esRNAs muestran un sesgo muy fuerte en la polaridad de las cadenas y una distribución aleatoria de tamaños, lo que sugiere que son productos de degradación de RNAm endógenos. El objetivo global de esta tesis es caracterizar esta posible ruta de degradación de RNAm, identificar la RNasa implicada y utilizar los mecanismos de silenciamiento de Mucor para realizar un análisis funcional a escala genómica. Estos objetivos globales se concretan en los siguientes: Objetivos: i) Análisis de la función de la ruta independiente de Dicer y dependiente de RdRp en la regulación de la expresión génica. ii) Identificación in silico de RNasas de M. circinelloides candidatas a participar en la ruta de degradación independiente de Dicer. iii) Análisis del papel de los genes candidatos en la producción de esRNAs independientes de Dicer y dependientes de RdRP. iv) Construcción de genotecas genómicas para el análisis funcional de genes mediante RNA de interferencia (RNAi), utilizando vectores de silenciamiento para identificar secuencias de M. circinelloides con un posible papel en patogénesis. v) Generación de mutantes nulos de los genes candidatos para confirmar el fenotipo e investigar su papel en la patogénesis de Mucor. Métodos: El análisis de la función génica se llevó a cabo mediante manipulaciones genéticas in vitro e in vivo. Estas incluyen métodos para aislar, amplificar y analizar la expresión de genes específicos y para la transformación genética de células vivas. Se construyeron genotecas de DNA genómico en vectores de silenciamiento con promotores duales para el análisis funcional del genoma y la identificación de genes candidatos con un posible papel en la patogénesis de Mucor. Se utilizaron análisis fenotípicos para evaluar las funciones de los genes candidatos en el crecimiento, la morfogénesis y la virulencia de este hongo. Resultados: Los análisis de expresión demostraron que la nueva ruta independiente de Dicer y dependiente de RdRP regula la expresión génica mediante la degradación específica de RNAm por una RNasa previamente desconocida. Esta ruta regula principalmente genes conservados implicados en metabolismo y procesos de señalización celular, tales como los requeridos para la biosíntesis del grupo hemo, y controla las respuestas a señales ambientales específicas. La búsqueda en el genoma de Mucor identificó varias RNasas candidatas, y el análisis funcional de los mutantes nulos correspondientes permitió identificar una nueva proteína, R3B2, que es específica de hongos basales. Esta RNasa III participa tanto en la ruta no canónica de degradación independiente de Dicer, como en la ruta canónica de silenciamiento dependiente de Dicer, lo que pone de manifiesto su papel crucial en la biogénesis y función de los esRNAs reguladores. Se ha utilizado el mecanismo canónico de silenciamiento para llevar a cabo el análisis funcional a escala genómica en Mucor, para lo cual se construyeron dos genotecas genómicas basadas en RNAi. La introducción de estas genotecas en M. circinelloides permitió identificar varios transformantes con fenotipos anormales. Los análisis moleculares y de silenciamiento demostraron que dos genes específicos fueron los responsables de las alteraciones fenotípicas estudiadas. El análisis fenotípico de los mutantes nulos correspondientes confirmó el papel de dichos genes en la morfogénesis y patogénesis de M. circinelloides. Conclusiones: Se ha identificado y caracterizado una nueva ruta no canónica de silenciamiento, independiente de Dicer y dependiente de RdRP, que regula la expresión génica mediante la degradación de RNAm específicos. La RNasa implicada en esta ruta, denominada R3B2, presenta una arquitectura de dominios única, es específica de hongos basales y también está implicada en el mecanismo canónico de RNAi. Estos resultados asignan un nuevo papel para las proteínas RdRP en un proceso de degradación de RNA que podría representar el primer paso en la evolución del RNAi. Se ha desarrollado con éxito un procedimiento para realizar análisis funcional a gran escala utilizando RNAi, lo que ha permitido identificar dos genes que participan en la morfogénesis de Mucor. El gen mcmyo5 codifica una miosina de clase V que juega un papel esencial en la morfogénesis y la patogénesis de Mucor. El gen mcclasp codifica una proteína CLASP, que también participa en la morfogénesis, pero no juega ningún papel importante en la patogénesis de Mucor. / The increasing knowledge on the functional relevance of endogenous small RNAs (esRNAs) as riboregulators has stimulated the identification and characterization of these molecules in numerous eukaryotes. In the basal fungus Mucor circinelloides, an emerging opportunistic human pathogen, esRNAs that regulate the expression of many protein coding genes have been described. These esRNAs share common machinery for their biogenesis consisting of an RNase III endonuclease Dicer, a single Argonaute protein and two RNA-dependent RNA polymerases. Besides participating in this canonical dicer-dependent RNA interference (RNAi) pathway, the M. circinelloides rdrp genes are involved in the production of a novel dicer-independent esRNA class, which showed a very strong strand bias, being exclusively sense to the mRNAs, and a random spread of size distribution, suggesting that they are degradation products of endogenous mRNAs. The overall objective of this thesis is to characterize this putative mRNA degradation pathway, identify the RNase involved and use the Mucor silencing mechanisms for whole-genome functional analysis. These global objectives are specified in the following: Objectives: i) Functional analysis of the rdrp-dependent dicer-independent pathway in the regulation of gene expression. ii) In silico identification of M. circinelloides candidate RNases to be involved in the dicer-independent degradation pathway. iii) Functional studies of the candidate genes in the production of rdrp-dependent dicer-independent esRNAs. iv) Construction of genomic libraries for functional analysis by knocking-down genes using silencing vectors to identify M. circinelloides sequences with putative roles in pathogenesis. v) Generation of null mutants for each candidate gene to confirm the phenotype and investigate their roles in Mucor pathogenesis. Methods: in vivo and in vitro genetic manipulations were used to analyze gene functions. These include methods to isolate, amplify and analyze the expression of specific genes and genetic transformation of living cells. Genomic DNA libraries were constructed in silencing vectors containing dual promoters for whole-genome functional analysis and identification of candidate genes with a possible role in Mucor pathogenesis. Phenotypic analyses were used to evaluate the functions of candidate genes in growth, morphogenesis and virulence of this fungus. Results: Expression analysis demonstrated that the new rdrp-dependent dicer-independent pathway regulates gene expression by promoting the specific degradation of mRNAs by a previously unknown RNase. This pathway mainly regulates conserved genes involved in metabolism and cellular processes and signaling, such as those required for heme biosynthesis, and controls responses to specific environmental signals. Searching the Mucor genome for candidate RNases to participate in this pathway, and functional analysis of the corresponding knockout mutants identified a new protein, R3B2, which is only found in basal fungi. This RNase III-like protein participates in both the rdrp-dependent dicer-independent non-canonical pathway and the canonical dicer-dependent RNAi pathway, highlighting its crucial role in the biogenesis and function of regulatory esRNAs. RNAi was applied to carry out whole-genome functional analysis in Mucor. Two RNAi-based genomic libraries were constructed. Introduction of these libraries into M. circinelloides identified several transformants with abnormal phenotypes. Silencing and molecular analyses demonstrated that two specific genes were responsible for the phenotypic alterations. Phenotypic analyses of the corresponding disruption mutants revealed the role of those genes in M. circinelloides morphogenesis and pathogenesis. Conclusions: A novel non-canonical RNA silencing mechanism promoting mRNA degradation in M. circinelloides has been identified and characterized. This pathway is rdrp-dependent dicer-independent and regulates gene expression by degrading specific mRNAs. The RNase involved in this pathway, R3B2, presents unique domain architecture and it is also involved in the canonical dicer-dependent RNAi pathway. Our results expand the role of RdRPs in gene silencing and reveal the involvement of these proteins in a new RNA degradation process that could represent the first step in the evolution of RNAi. A new approach for large-scale functional genomics using RNAi has been successful developed in M. circinelloides. Two genes that participate in Mucor morphogenesis have been identified. Gene mcmyo5 encodes a Myosin class V protein that plays an essential role in Mucor morphogenesis and pathogenesis. Gene mcclasp encodes a CLASP protein, which is also involved in morphogenesis, but does not play any significant role in Mucor pathogenesis.

El presente trabajo de tesis doctoral tiene como objetivos generales: a) Determinar el balance hídrico del humedal identificando los elementos hidrológicos que intervienen y su respuesta ante las variaciones temporales. b) Caracterizar la hidroquímica de las aguas superficiales del humedal y analizar su variación espacial en base a los principales impactos que sufre. c) Explorar la capacidad de retención de nutrientes y materia orgánica que son transportados a través del humedal. El estudio se compone de una introducción general, descripción del área de estudio, tres capítulos que responden a cada uno de los objetivos planteados y las conclusiones generales. En la Introducción General se revisa la importancia, función y servicios de los humedales, la dificultad de definir y clasificar a los humedales, y el estado del arte sobre el conocimiento actual de los humedales mexicanos. El área de estudio sitúa al humedal sur de Pátzcuaro en un contexto geográfico, ambiental y socio-económico. Los tres capítulos siguientes cubren los objetivos planteados: Capítulo 1: Hidrología y balance hídrico del humedal: Dado que no existen estudios que cuantifiquen los cambios anuales de los componentes hidrológicos del humedal sur de Pátzcuaro en este capítulo se analiza, por un lado, la dinámica de los componentes hidrológicos (precipitación, evapotranspiración, escorrentía y agua subsuperficial) que determinan la cantidad y variación anual del agua en el humedal, y, por otro, se establece una aproximación al balance hídrico anual. Capítulo 2: Variación espacial de la hidroquímica del humedal sur de Pátzcuaro: En este capítulo se realiza, por un lado, un diagnóstico general del estado hidroquímico de las aguas superficiales del humedal. Por otro y, teniendo en cuenta los flujos del agua naturales del humedal, se analiza la variación espacial de los parámetros físico-químicos y el efecto de los cambios de uso del suelo sobre la hidroquímica superficial. Capítulo 3: Retención de nutrientes y materia orgánica en el humedal: Este capítulo aborda la capacidad de retención de los nutrientes (nitratos, nitritos, fósforo reactivo soluble y fósforo total) y materia orgánica del humedal sur de Pátzcuaro a lo largo de un ciclo anual, enfatizando sobre los efectos de la variabilidad hidrológica temporal y determinando el papel de los factores ambientales sobre dicha retención. Las conclusiones más importantes son: a) El balance de agua anual del humedal Sur de Pátzcuaro fue positivo (ganancia de agua) y funciona como un sistema de amortiguación hidrológica, transfiriendo aproximadamente el 32.55% de agua a la zona sur del lago de Pátzcuaro, con el que forma una unidad funcional. b) Las aguas superficiales del humedal sur de Pátzcuaro son cálidas durante todo el año, de mineralización elevada, duras, alcalinas y como todos los humedales subtropicales ricas en nutrientes, materia orgánica y sólidos y, en consecuencia, eutróficas. c) Los análisis multivariantes realizados sobre las variables hidroquímicas medidas en las aguas superficiales del humedal, permitieron delimitar cuatro grupos diferentes que responden, por un lado al enriquecimiento de nutrientes y sales derivado de las alteraciones antrópicas del humedal y, por otro, a los procesos biológicos relacionados con la actividad fotosintética de los productores primarios d) A pesar de los efectos provocados por las actividades antrópicas que impacta una parte del humedal, en este estudio se evidencia que el humedal Sur de Pátzcuaro parece mantener su funcionalidad con capacidad para procesar nutrientes, materia orgánica y sólidos. e) El humedal es muy eficiente en retirar nutrientes, aunque su efectividad difiere según la fase del ciclo hidrológico. f) El humedal resultó ser más eficiente en la retirada de fósforo que de nitrógeno, tal vez por el almacenamiento de fósforo en el sedimento debido a las condiciones geoquímicas del humedal. / The main objectives of this doctoral thesis are: a) To determine the water balance of wetland identifying the hydrological elements involved and their response to seasonal variations. b) To characterize the hydrochemistry of surface water from the wetland and to analyze their spatial variation based on key impacts suffering. c) To explore the retention capacity of nutrients and organic matter transporting through the wetland. The study consists of a general introduction, description of the study area, three chapters corresponding to each of the objectives and general conclusions. In the general introduction the importance, role and services of wetlands, the difficulty of defining and classifying wetlands, and state of the art on current knowledge of Mexican wetlands is reviewed. The study area contextualizes south wetland Patzcuaro in a geographical, environmental and socio-economic context. The next three chapters cover the objectives Chapter 1: Hydrology and water balance of wetland: Since there are no studies that quantify the annual changes in the hydrological components of southern wetland Patzcuaro in this chapter looks at, first, the dynamics of hydrological components (precipitation, evapotranspiration, runoff and subsurface water) to determine the amount and annual variation of water in the wetland, and, second, an approximation of the annual water balance is established. Chapter 2: Spatial variation of hydrochemical in the South wetland Patzcuaro: This chapter is performed, firstly, a general analysis of hydrochemical status of surface waters of the wetland. On the other and, taking into account the natural flow of water from the wetland, the spatial variation of physical-chemical parameters and the effect of changes in land use on the surface hydrochemical is analyzed. Chapter 3: Nutrients and organic matter retention in the wetland: This chapter addresses the retention capacity of nutrients (nitrates, nitrites, soluble reactive phosphorus and total phosphorus) and organic matter in the south wetland Patzcuaro over an annual cycle emphasizing on the effects of temporal hydrological variability and determining the role of environmental factors on the retention. The main conclusions are: a) The annual water balance South wetland Patzcuaro was positive (gain of water) and it functions as a buffer hydrological system, transferring approximately 32.55% water to the south of Lake Patzcuaro, with which it forms a unit functional. b) The surface waters of southern wetland Patzcuaro are warm year-round, mineralization high, hard, alkaline and like all subtropical wetlands rich in nutrients and organic matter and, consequently, eutrophics. c) The multivariate analysis performed on the hydrochemical variables measured in surface waters of the wetland, helped to determine four different groups. These groups respond, first to the enrichment of nutrients and salts derived from anthropogenic disturbances and, secondly, to the process related biological photosynthetic activity of primary producers. d) Although the effects caused by human activities impacting on the wetland, in this study is evidence that South Patzcuaro wetland appears to maintain its functionality with ability to process nutrients, organic matter and solids. e) The wetland is very efficient in removing nutrients, although their effectiveness varies according to the phase of the hydrologic cycle. f) The wetland was more efficient in removing phosphorus than nitrogen, perhaps for the storage of phosphorus in the sediment due to the geochemical conditions of the wetland.

Los briófitos, en comparación con las plantas con semilla, se dispersan a mayores distancias, tienen mayor amplitud ecológica, menos endemismos y distribuciones geográficas más amplias. Dos hipótesis se han discutido tradicionalmente para explicar sus amplias y disyuntas distribuciones. La primera lo interpreta como resultado de la fragmentación de una antigua distribución continua (vicarianza). La segunda lo explica como consecuencia de la dispersión intercontinental. En general, los estudios genéticos sugieren que ha habido dispersión intercontinental durante la diversificación de briófitos, pero no la suficiente como para evitar la diferenciación alopátrica. Los briófitos cosmopolitas exhiben una baja, quizás insignificante, estructura filogeográfica entre continentes, apoyando la hipótesis de dispersión sobre la de vicarianza. Esto hace preguntarse si la dispersión es ubicua y los variantes de una determinada especie cosmopolita se distribuyen homogéneamente. El principio de Baas Becking postula que "todo está en todas partes, pero el ambiente selecciona”. Las características de los briófitos cosmopolitas los hacen candidatos ideales para probar el principio de Baas Becking, aunque estos no han sido testados, hasta ahora. Por otro lado, si se encontraran límites a la dispersión y por tanto se rechazara la hipótesis del principio de Baas Becking, los briófitos cosmopolitas podrían haber logrado su distribución global ayudados por actividades humanas. Esta hipótesis podría verse reforzada por su afinidad a hábitats perturbados, que recuerda el comportamiento de especies invasoras. Esta tesis aborda diferentes hipótesis concernientes a la ecología, distribución, historia y potencial invasivo de plantas con capacidad para dispersarse a larga distancia y más en concreto, de briófitos cosmopolitas, usando Bryum argenteum como especie modelo. En particular, esta tesis trata del principio de Baas Becking tanto a escala mundial como local, en las montañas de Sierra Nevada (España) y la isla de Tenerife. Además, otras hipótesis fueron testadas en base a los resultados preliminares incluyendo la reciente colonización o la persistencia in situ de B. argenteum en el continente Antártico y discernir si colonizó Tenerife de forma artificial o natural. La metodología aplicada incluye el uso de secuencias genéticas de numerosas muestras recolectadas en Sierra Nevada, Tenerife y en todas las masas continentales. Las secuencias fueron analizadas con técnicas de genética de poblaciones y filogeografía incluyendo análisis comparativos, estimadores de diversidad genética, tests de correlación (tests de Mantel), estimadores de estructura genética entre poblaciones, reconstrucciones de áreas ancestrales, datación de reloj molecular y tests de neutralidad. Las conclusiones generales de esta tesis son: • Las evidencias en Sierra Nevada apoyan la primera mitad de la hipótesis de Baas Becking “Todo está en todas partes” a escala local. Por el contrario, la estructura genética en Tenerife sugiere que la deriva génica juega también un papel en el establecimiento de los patrones de variación genética. • El medio ambiente impulsa la diferenciación genética tanto en Sierra Nevada como en Tenerife, apoyando la segunda mitad del principio de Baas Becking “el ambiente selecciona” a escala local. Así que los briófitos cosmopolitas podrían formar ecotipos. • El factor clave que explica la distribución genética mundial de B. argenteum es la dispersión intercontinental recurrente. Sin embargo, la dispersión no es ubicua y por tanto, se rechaza la hipótesis del principio de Baas Becking a escala global. • La Antártida está mucho más aislada en términos de dispersión de briófitos que cualquier otro continente. • B. argenteum colonizó la Antártida al menos en tres ocasiones persistiendo en el continente durante varios ciclos glaciales. En Sierra Nevada, la especie se mantuvo en una zona glaciar durante el pleistoceno tardío. • B. argenteum colonizó la isla de Tenerife en múltiples ocasiones. Las primeras colonizaciones tuvieron lugar mucho antes de los primeros asentamientos humanos. / The bryophytes, in contrast with seed plants, are capable to disperse over longer distances, have broader ecological amplitudes, less endemism and wider geographical distributions. Two hypotheses have been traditionally discussed to explain their broad and disjunctive geographical distributions. The first hypothesis interprets it as a result of fragmentation of ancient continuous distributions (i.e. vicariance). The second explains it as a consequence of intercontinental dispersal. In general, genetic studies suggest that dispersal among continents has occurred repeatedly during bryophyte diversification, although it has not been recurrent enough to prevent allopatric differentiation. Research on cosmopolitan bryophytes indicates that they exhibit a low, potentially negligible, structure among continents favouring the long distance dispersal hypothesis over vicariance. This raises the question of whether dispersal is ubiquitous and the variants of cosmopolitan species are distributed everywhere. The Baas Becking tenet posits that ‘everything is everywhere, but the environment selects’ (EiE). The peculiar characteristics of cosmopolitan bryophytes suggest that they are ideal candidates to test the EiE tenet, yet they remained untested until now. On the other hand, if there were limits to dispersal at a global scale and, thus, the EiE hypothesis would be rejected, cosmopolitan bryophytes might have achieved their global distribution aided by anthropogenic activities. This hypothesis might be reinforced by the affinity of cosmopolitan bryophytes to disturbed habitats, which is reminiscent of invasive species’ behaviour. This thesis addresses a variety of hypothesis regarding the ecology, distribution, history and potential invasiveness of vagile plants and more specifically, of cosmopolitan bryophytes, taking the moss Bryum argenteum as a model species. In particular, this thesis deals with the EiE tenet at global scale and locally on the Sierra Nevada Mountains (Spain) and on the island of Tenerife. Additionally, based on preliminary findings, further hypotheses were tested including the recent colonization or in situ persistence of the species in the Antarctic continent and the assessment of the potential alien status of B. argenteum on Tenerife. The methodology applied includes the use of genetic sequences from numerous accessions sampled from Spanish Sierra Nevada Mountains, the island of Tenerife and from each of the continental masses on Earth. The DNA sequences were analysed with statistical techniques from the fields of population genetics, and phylogeography such as comparative analyses, genetic diversity estimators, correlation tests (Mantel tests), estimators of genetic differentiation, ancestral areas reconstructions, molecular dating and tests of neutrality. The main conclusions of this thesis are: • Evidence in Sierra Nevada Mountains supports the first half of the EiE tenet “Everything is everywhere” at a local scale. On the contrary, the spatial genetic structure found in Tenerife suggests that genetic drift plays also a role in establishing patterns of genetic variation. • Evidence for an environmentally-driven pattern of genetic differentiation in both, Sierra Nevada and Tenerife, indicates that the second half of the EiE tenet, “the environment selects” applies at a local scale in B. argenteum. Therefore, cosmopolitan bryophytes may form ecotypes. • Recurrent intercontinental dispersal is the key factor that explains the worldwide genetic distribution of B. argenteum. However, dispersal is not ubiquitous but limited. Thus, the EiE tenet is rejected at a global scale. • The Antarctic continent is by far the most isolated continent of all in terms of bryophyte dispersal. • B. argenteum colonized the Antarctica on at least three occasions and successfully persisted in the continent during several glacial cycles. Evidence in Sierra Nevada suggests long term persistence in a range that was glaciated during the late Pleistocene. • B. argenteum colonized the island of Tenerife on multiple occasions. Earlier events of colonization on the island took place well before the first human settlements.

Uno de los principales objetivos de la Estadística es la comparación de variables aleatorias. Estas comparaciones están principalmente basadas en mediadas asociadas a dichas variables como las medias, medianas o varianzas. En muchas situaciones, estas comparaciones no resultan muy informativas, por lo que sería de interés establecer criterios de comparación más elaborados, lo que ha motivado el desarrollo de la teoría de ordenaciones estocásticas. Dicha teoría esta formada por diversos criterios que comparan distintas características asociadas a las variables, las cuáles se miden mediante funciones de interés en fiabilidad, riesgos y economía. Estas funciones están definidas en términos de ciertas integrales incompletas de las funciones cuantiles o de supervivencia. Desafortunadamente, dichas integrales no siempre tiene expresión explícita, lo cuál dificulta el estudio. A pesar de poder verificar otras ordenaciones, así como condiciones más fuertes, hay muchos casos que no están cubiertos por ninguna herramienta existente en la literatura, puesto que todas las ordenaciones son parciales. Por esta razón, una de las principales líneas de investigación dentro de este tópico es el estudio de condiciones suficientes para los distintos criterios que sean fáciles de verificar cuando las variables no se ordenen en ningún criterio más fuerte. Por ejemplo, el conocido orden creciente convexo se verifica cuando las integrales incompletas de las funciones de supervivencia están ordenadas. Sin embargo, existen muchas situaciones en las que estas integrales no tiene expresión analítica. En este caso, se puede verificar el orden estocástico, que es el criterio de comparación de localización más fuerte, el cuál se cumple cuando se ordenan las funciones de supervivencia. Este criterio es fácil de verificar siempre que las funciones de supervivencia tengan expresión explícita, pero incluso en los casos en los que no la tienen, existen condiciones suficientes en términos de las funciones de densidad. El problema es que, como ya hemos dicho, las variables no tienen por qué estar ordenadas estocásticamente. Afortunadamente, para el orden creciente convexo existen las conocidas condiciones de Karlin-Novikov que siempre se pueden verificar, ya que se establecen en términos de los puntos de corte entre las funciones de supervivencia, cuantiles o de densidad. Nuestro principal objetivo es continuar esta línea de investigación para algunos de los órdenes más importantes en la literatura: el vida media residual, el total time on test transform, el excess wealth y el expected proportional shortfall. En detalle, lo que hacemos es estudiar condiciones suficientes para estos criterios en aquellas situaciones en las que no se verifican los órdenes más fuertes (el razón de fallo, el estocástico, el dispersivo y el estrella). Menos el estocástico, como ya hemos mencionado, estos criterios más fuertes están definidos en términos de la monotonía del cociente (o la diferencia) de las funciones de supervivencia (o cuantiles). Nuestro objetivo es establecer condiciones suficientes para los criterios mencionados en términos de los extremos relativos de dichas funciones, lo cuál es menos restrictivo que la monotonía de las mismas. Otro logro es la ordenación de distintas familias paramétricas conocidas de interés en fiabilidad, riesgos y economía, las cuáles se ordenan aplicando los distintos resultados establecidos en la tesis. Por otro lado, la comparación estocástica de datos ordenados es también un área de investigación importante dentro de este tópico y establecemos varios resultados en esta línea. Por último, trabajamos en los órdenes estocásticos conjuntos. Estos criterios tienen en cuenta la estructura de dependencia entre las variables, lo cuál es de interés, por ejemplo, en situaciones en las que se quieren comparar los tiempos de vida de dos individuos o mecanismos que envejecen en el mismo ambiente y además dependen de dicho ambiente. También hacemos aportaciones en este área. / One of the main objectives of statistics is the comparison of random quantities. These comparisons are mainly based on measures associated to these random quantities, like the means, medians or variances. In some situations, the comparisons based only on two single measures are not very informative. The necessity of providing more elaborate comparisons of two random quantities has motivated the development of the theory of the stochastic orders. This theory is composed of different criteria which compare different characteristics measured by several functions of interest in reliability, risks and economy. Such functions are defined in terms of certain incomplete integrals of the survival or quantile functions. Unfortunately, these integrals can not be given in an explicit way in most cases, therefore we can not check directly these orders by their definitions. Even though we can verify some stronger orders or conditions, there are lots of cases which are not covered by any tool in the literature. Due to this fact, one of the main direction of research on this topic is the exploration of sufficient conditions, easy to verify, for these orders when the strongest ones do not hold. For instance, the well-known increasing convex order holds when the incomplete integrals of the survival functions are ordered. However, there are loads of situations where this integrals do not have analytical expression, which makes difficult to verify the order. In this case, we can check the stochastic order, since it is widely known that it is the strongest order to compare location and holds when the survival functions are ordered, which is a simple condition to verify, as long as the survival functions have an explicit expression; but also if this does not occurs, there exists a sufficient condition in terms of the density functions. However, there are lots of situations where the random variables are not ordered in the stochastic order. Luckily, to check the increasing convex order in this cases, there exist the renowned Karlin-Novikov conditions established in terms of the crossing among the survival, quantile and density functions, therefore these conditions can be always verified. Our main purpose in this thesis is to continue this line of research for some of the main orders in the literature: the mean residual life, the total time on test transform, the excess wealth and the expected proportional shortfall order. Down to the last detail, we consider the situation where the strongest orders are not verified (the hazard rate, the stochastic, the dispersive and the star shaped orders, respectively), which are mainly defined in terms of the monotonicity of the ratio (or the difference) of the survival or the quantile functions. We seek an intermediate condition between the strongest order and the corresponding weaker order. Principally, we consider the situations where they have a relative extreme, a property less restrictive than being monotone, to establish several sets of sufficient conditions. Furthermore, a relevant goal of this thesis is to apply the provided results to order several well-known parametric families, which have particular interest to fit data in reliability, risks and economy. The stochastic comparison of ordered data is another of the most important areas of research in this topic and we also provide some results in this direction. Finally, we work on the joint stochastic orders, which take into account the dependence structure among the random variables. This is of interest, for example, if we are interested in comparing two units which are aging in the same environment and both depend on this environment. We also provide some contributions to this area.

La tesis se enmarca dentro de la Teoría General de Sistemas, en el área de conocimientos denominada Ecología Sistémica (Systems Ecology) y es por esta razón por lo que está estructurada pasando de lo general (Teoría del Ecosistema) a lo particular (Ecosistema Mediterráneo terrestre). Por el mismo motivo se pasa -en la interpretación semiótica de la Realidad o Modelo- de lo general (El modelo matemático) a lo particular (el modelo matemático ARGILAGA de una especie arbustiva mediterránea, siguiendo la metodología SDWTF). El objetivo es desarrollar un modelo matemático que analiza y evalúa los cambios que puede sufrir la vegetación mediterránea, y las consecuencias que esto puede tener sobre el ciclo hidrológico, la protección del suelo frente a la erosión y la valoración del paisaje vegetal. Para ello ha sido necesario conectar el desarrollo del modelo en una especie o especies que sean a la vez representativas de un ecosistema mediterráneo terrestre y que jueguen un papel importante en la génesis de los incendios y en la evolución post-incendio del ecosistema. Dicho modelo esta concretado en estudiar el comportamiento dinámico de la biomasa y su evolución en el tiempo y en el espacio, de la principal especie arbustiva pirófita, la aliaga (Ulex parviflorus), y su relación con otras especies arbustivas, propias del ecosistema a partir de sus condiciones ecológicas de etapa postincendio y su grado de eficacia como cubierta protectora frente a los procesos erosivos, a corto, medio y largo plazo, tanto en condiciones normales como límites (desertificación). Se establece como meta principal observar dicho comportamiento para poder prever y consecuente intervenir con medidas adecuadas de protección, restauración y gestión. Justificar la supervivencia de la especie por su importancia en retener el suelo y evitar la erosión, originar bancos de semillas, etc. para evitar su posible exterminio con las técnicas de repoblación forestal utilizadas actualmente o conocer en que estadio de su ciclo biológico se puede iniciar y establecer su control. Si se conoce cuales son las estrategias biológicas y se consigue mediante la modelización matemática, estaremos más cerca de poder incidir ordenadamente en la complejidad del ecosistema mediterráneo terrestre. La aplicación de este modelo de carácter predictivo permite relacionar la gestión intervensionista en el ecosistema. En este sentido podemos saber como gestionar las poblaciones de Ulex parviflorus, para minimizar el impacto negativo que ejerce como pirófita en el ecosistema, es decir, podemos saber sí en un momento determinado se deben respetar las poblaciones o controlarlas, todo ello amparado en datos objetivos. Ulex parviflorus es una especie germinadora obligada y que cuenta con bancos de semillas persistentes en el suelo y su germinación resulta estimulada por el fuego. La floración de esta especie es temprana y muy numerosa. El periodo de dispersión primaria va desde finales de marzo a junio, presentando un periodo de máxima dispersión en junio; coincidiendo con un aumento de temperatura y una bajada de humedad relativa. Las semillas son expulsadas de manera violenta de sus frutos (dehiscencia explosiva). Las semillas poseen una protuberancia externa denominada arilo, que constituye una adaptación externa especial para mejorar la dispersión secundaria por las hormigas. Las hormigas granívoras utilizan el arilo para agarrar las semillas y llevarlas al hormiguero, el cual utilizaran de alimento, mientras que el resto de la semilla permanece intacto, generalmente en el hormiguero, sin haber sufrido alteración alguna. La relación que se establece entre las hormigas y las semillas es un tipo de mutualismo denominado, mirmecocoria. Las semillas sufren dos procesos de dispersión, una primaria y otra secundaria, por las hormigas. La posición de los hormigueros y su densidad podría condicionar la aparición de nuevas plantas de Ulex. / The present thesis is framed within the General Theory of Systems, area of knowledge denominated Systemic Ecology and for this reason is structured going through the general (Theory of the Ecosystem) to the particular (Terrestrial Mediterranean Ecosystem). For the same reason, it goes through - in the semiotic interpretation of the Reality or Model - the general (mathematical model) to the particular (mathematical model ARGILAGA of a mediterranean shrub species, following the SDWTF methodology). The objective is to develop a mathematical model analyzing and evaluating changes suffering the mediterranean vegetation, and the consequences that can have on the hydrological cycle, soil protection in front of the erosion and vegetable landscape evaluation. It has been necessary to connect the development of the model in species that are, at the same time, representatives of a terrestrial mediterranean ecosystem playing an important paper in the genesis of fires and ecological post-fire evolution. The model is summed up studying the biomass dynamic behavior of the main pirophyte shrub species Ulex parviflorus, and its relationship with other shrub species, starting from its ecological conditions of post-fire stage and its grade of effectiveness like covered protector in front of the erosive processes, to short, half and long term, so much under normal conditions as limits (desertification). ARGILAGA model has as main goal to observe this behavior being able to foresee and intervene consequently with appropriate measures of protection, restoration and administration. Also, to justify the survival of the species for their importance in soil retention and erosion elimination, to originate banks of seeds, etc. To avoid their possible extermination with the techniques of forest repopulation used in the current moment and knowing in that stage of their biological cycle can begin and establish this control. If mathematically modeling can know biological strategies, we will be able to impact orderly in the complexity of the terrestrial mediterranean ecosystem.

Esta investigación tiene como objetivo estudiar la relación entre IE de rasgo y personalidad en adolescentes. La muestra está compuesta por 805 alumnos, de entre 11 y 19 años, de República Dominicana y España por lo que se ha intentado identificar diferencias entre ambas muestras, además de profundizar en la validez predictiva de los constructos antes mencionados y el CI sobre el rendimiento académico (RA) en la muestra dominicana. También se han analizado las características psicométricas de las pruebas utilizadas y se ha comprobado si existen diferencias en función del sexo, curso y CI. Nuestros resultados mostraron correlaciones bajas, pero significativas entre IE de rasgo y personalidad. La relación fue mayor entre IE de rasgo y las dimensiones Extraversión, Conciencia e Inestabilidad Emocional, en consonancia con la teoría que establece que Inestabilidad Emocional y Extraversión son los principales determinantes de IE de rasgo (Petrides et al., 2010). No se encontró relación entre IE de rasgo y edad, pero surgieron diferencias significativas en IE según el curso en Sociabilidad y Autocontrol a favor de los alumnos de cursos mayores. También se hallaron diferencias significativas en IE según sexo en Sociabilidad a favor de los chicos. Estudiamos la existencia de diferencias significativas en IE y personalidad según la nacionalidad. Vemos que los dominicanos tienen un mayor nivel de IE de rasgo que los españoles y en personalidad son los españoles quienes se perciben con mayores niveles de Conciencia e Inestabilidad Emocional, mientras que los dominicanos destacan en Amabilidad. Estas diferencias se centran en que la cultura española (individualista), parece tener bajos indicadores de ajuste emocional, lo cual coincide con otras investigaciones que señalan que en este tipo de culturas se intensifica la expresión y vivencia de emociones negativas (Fernández et al., 2000). Mientras mayor sea el grado de colectivismo, los individuos serán más capaces de canalizar sus emociones de forma provechosa, lo que beneficia no sólo al individuo, sino también al grupo colectivo. Estudiamos también la relación entre IE de rasgo, RA y CI en la muestra dominicana. Entre IE y RA esta fue de signo negativo, dando a entender que mientras las calificaciones aumentan, disminuye la IE en los alumnos. Esto nos lleva a asumir que los alumnos son callados, retraídos y no socializan con sus compañeros, pero ponen más empeño en sus estudios, centrando su atención en sobresalir académicamente por encima de una vida social activa. El CI mostró correlaciones con el RA en los dominicanos, lo que es de esperar, pues ha sido previamente comprobada (Lozano et al., 2014; Ferrándiz et al, 2009). Entre CI e IE de rasgo no hubo relación significativa, lo que también es de esperar pues la IE de rasgo evaluada a través de instrumentos de autoinforme es ortogonal a la habilidad cognitiva. Y al analizar la validez predictiva que pueden ejercer los constructos analizados sobre el RA encontramos que la dimensión de personalidad Apertura y el CI son los únicos predictores del RA global. El que este estudio se haya realizado con adolescentes de dos culturas permite comprobar que los instrumentos utilizados mantienen su fiabilidad y validez a pesar de diferencias en nacionalidad. Este estudio intercultural también ayuda a entender que la madurez, emociones y acciones de los jóvenes varían dependiendo del contexto y las personas con las que interactúan. Estos resultados siguen una prometedora vía de investigación sobre la interacción entre la autopercepción emocional, la personalidad y la cultura. / This research aims to study the relationship between trait EI and personality in adolescents. The sample consists of 805 students, aged between 11 and 19 years, from the Dominican Republic and Spain, which allowed us to identify differences between both samples in addition to studying the predictive validity of the above mentioned constructs and IQ on academic performance (AP) in the Dominican sample. We also examined the psychometric properties of the instruments used and searched for differences according to sex, grade and IQ. Our results showed a low but significant correlation between trait EI and personality. The ratio was higher between trait EI and Extraversion, Conscientiousness and Neuroticism, which is consistent with the theory that Neuroticism and Extraversion are the strongest correlates of trait EI (Petrides et al., 2010). No association between trait EI and age was found, but there were significant differences in EI according to grade, namely under Sociability and Self-control for students in higher courses. Significant differences were also found in EI according to sex in Sociability in favor of boys. We studied the existence of significant differences in EI and personality according to nationality. Dominicans had a higher level of trait EI, both at the factor and facet level. Concerning personality, Spaniards perceived themselves with higher levels of Consciousness and Neuroticism, while Dominicans scored higher in Agreeableness. These differences are most likely centered on the fact that Spanish culture (individualism), seems to have low indicators of emotional adjustment, which is consistent with other research indicating that in this type of culture the expression and experience of negative emotions is intensified (Fernandez et al., 2000). The higher the degree of collectivism, the better the individuals will be able to properly channel their emotions, which benefits not only them but also the collective group. We also studied the relationship between trait EI, IQ, and AP in the Dominican sample. The association between AP and EI was negative, implying that while marks increase, students trait EI decreases. This leads us to assume that quiet, withdrawn and non-social students are more committed to their studies, focusing on excelling academically above their wellbeing, interacting with others, having a social life or relating to their peers. IQ also showed correlations with AP in the Dominican sample, which is to be expected, as it has been previously studied and proven (Lozano et al, 2014; Ferrándiz et al, 2009). Between IQ and trait EI there was no significant association, which is also expected as trait EI assessed through self-report is orthogonal to cognitive ability. Lastly, when the predictive validity of trait EI, IQ and personality over AP were analyzed, we found that only Openness to Experience and IQ significantly predicted global AP. The fact that this study has been conducted with adolescents from two cultures helps prove that the used instruments keep their reliability and validity despite differences in nationality. This intercultural study also helps us understand that maturity, emotions and actions of young people may vary depending on the context and people they interact with. These results prove to be a promising avenue of research regarding the interaction between emotional self-perception

Uno de los retos que, desde hace unos años, viene afrontando la Química actual es la relacionada con el desarrollo de métodos que permitan la detección de forma efectiva, sensible, selectiva y en tiempo real de sustancias responsables de la contaminación ambiental o de aquellas que están implicadas en procesos biológicos y clínicos. Por consiguiente, no es de extrañar que a lo largo de las últimas décadas, uno de los campos de investigación más activos lo constituya el dedicado al desarrollo de sensores químicos de este tipo de especies. En este contexto, los principales objetivos de esta Tesis están dirigidos al diseño, síntesis y estudio de moléculas, estructuralmente sencillas, capaces de comportarse como sensores moleculares, tanto para aniones como cationes. Para este fin, los receptores sintetizados deben contener dos partes básicas: una unidad de reconocimiento y una unidad de señalización que permita observar el fenómeno de reconocimiento a través de un cambio en las propiedades del receptor (electroquímicos, colorimétricos o fluorescentes). A pesar del desarrollo de sensores ópticos o electroquímicos para la detección de aniones o cationes, el uso de sensores multicanal para la detección de aniones es poco habitual. Por lo tanto, el trabajo contenido en esta Tesis está centrado en conseguir la síntesis de receptores cuyo comportamiento como sensores moleculares puedan ser evaluados a través de varios canales, como puede ser la detección visual, o a través de técnicas espectroscópicas y electroquímicas. Otra forma de lograr el reconocimiento de analitos implica el uso de reacciones químicas irreversibles, inducidas por un analito específico, sobre la molécula del receptor, dando lugar a una señal medible en tiempo real. Debido a que tales reacciones irreversibles dan lugar a productos químicamente diferentes a la molécula de receptor de partida, este proceso de reconocimiento es conocido como el “método del quimiodosímetro”. Por lo tanto, mientras que la forma de operar de un sensor químico se basa en procesos de coordinación reversibles, la de un quimiodosímetro se basa en una reacción irreversible entre receptor y analito. En consecuencia, otro de los objetivos planteados en esta Tesis consiste en el diseño y estudio de una serie de quimiodosímetros para el reconocimiento de aniones. En primer lugar, hemos preparado un receptor heteroditópico en el que una unidad de ferroceno está unido a un imidazo[4,5-e]-2,1,3-benzotiadiazol. La característica estructural más importante de este sistema es la presencia de un anillo de tiadiazol fusionado de forma angular a una unidad de benzimidazol, de manera que los átomos de nitrógeno que se encuentran en la cavidad generada por este sistema heterocíclico pudiesen cooperar sinérgicamente en el reconocimiento de especies catiónicas, mientras que el grupo NH del anillo de imidazol quedaría disponible para el reconocimiento, por puentes de hidrógeno, de especies aniónicas. De hecho, este receptor se comporta como un sensor electroquímico y cromogénico altamente selectivo para cationes Pb2+. Además, los estudios electroquímicos llevados a cabo sobre el comportamiento de este receptor frente a aniones HP2O73- mostraron un reconocimiento selectivo de este anión. En el segundo capítulo, hemos diseñado y preparado una familia de sensores químicos con estructura del tipo 2-arilamino-1,3-diaza[3]ferrocenofano, en los que se combina la actividad redox de la unidad de ferroceno y el carácter cromogénico de los grupos azo arilo y p-nitrofenilo con la capacidad de la unidad de guanidina para actuar como centro de reconocimiento. Debido a la naturaleza anfótera de la unidad de guanidina, también se ha evaluado su capacidad en su forma monoprotonada para actuar como unidad de reconocimiento frente a aniones. El primer receptor estudiado, portador de un grupo p-nitrofenilo, permite la detección de aniones AcO-, PhCO2-, F-, Cl- y Br- mediante el uso de técnicas electroquímicas y espectroscópicas (1H-RMN y UV-Vis). Su forma monoprotonada es capaz de detectar selectivamente los aniones menos básicos Cl-, Br- y NO3- a través de los mismos canales ya citados anteriormente. El receptor que contiene un derivado azo unido al resto de guanidina, muestra una alta afinidad por el anión acetato en acetonitrilo a través de un doble canal: electroquímico y cromogénico. En su forma monoprotonada es capaz de detectar selectivamente los aniones menos básicos Cl-, Br-, NO3- y HSO4- a través de medidas electroquímicas y espectroscópicas (1H-RMN y UV-Vis). En el tercer capítulo, se describe la síntesis y estudio como quimiosensores de una serie de compuestos del tipo [m.m] ferrocenofanos portadores de puentes aldimínicos, que pueden actuar como centros de reconocimiento de cationes, y un espaciador aromático o heteroaromático (tiofeno), y también de una familia de ferroceniliminas con estructura acíclica. La incorporación de grupos con propiedades fluorescentes a los receptores de naturaleza acíclica permite el estudio de estos receptores a través de un tercer canal: fluorescencia. Los anillos de quinoleina o pireno y el grupo difenilfosforilo son las unidades que se encuentran directamente unidos a la agrupación imina en los receptores de cadena abierta. Los dos receptores [m.m]ferrocenofánicos actúan como quimiosensores cromogénicos eficientes de cationes Zn2+, Pb2+ y Hg2+ en CH3CN. Los cambios en los espectros de absorción están acompañados por un cambio de color que permite la detección de estos cationes a simple vista. Los cálculos a nivel DFT revelan una inusual coordinación cúbica distorsionada para el catión Pb2+ en el complejo formado con el receptor que contiene las unidades de tiofeno, ubicado en una jaula tipo dador N4S4. El receptor que contiene el anillo de quinoleina se comporta como sensor químico para los cationes Ni2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+ y Pb2+ a través de dos canales diferentes: electroquímico y cromogénico. Sin embargo, el receptor que contiene el anillo de pireno, se comporta como sensor químico óptico y electroquímico para los cationes Zn2+, Hg2+ y Pb2+en CHCl3. No obstante, al utilizar la mezcla CHCl3/DMF (9: 1) como disolvente, este receptor se comporta como un quimiodosímetro fluorescente que detecta selectivamente la presencia de Hg2+, incluso en presencia de un gran exceso del resto de cationes metálicos testados. Finalmente, los estudios electroquímicos y espectroscópicos llevados a cabo con el receptor que contiene el resto de óxido de fosfina mostraron la afinidad de este receptor hacia los cationes metálicos Li+, Ca2+, Mg2+, Zn2+ y Pb2+. A través de los datos de valoración por 1H-RMN y cálculos DFT se han propuesto modos de enlace para estos complejos metálicos. Por último, en el capítulo cuatro, hemos diseñado y preparado dos quimiodosímetros para el reconocimiento de aniones. El primero de ellos es una díada ferroceno-pirilio que se comporta como un quimiodosímetro selectivo para los aniones tóxicos cianuro y sulfuro de hidrógeno. Una característica destacada de este receptor, es la presencia de un anillo de pirilio capaz de reaccionar con estas especies aniónicas en agua para dar productos acíclicos, que presentan un cambio fácilmente detectable en el potencial redox de la pareja ferroceno/ferrocinio y una notable perturbación en el espectro de absorción, que puede ser utilizada para la detección a simple vista de estos aniones. El otro receptor, presenta una estructura tipo [11]ferrocenofano y contiene dos unidades de urea. La característica principal de este receptor es que el átomo de hierro del ferroceno se encuentra en estado de oxidación Fe3+. Este receptor se comporta como un quimiodosímetro electroquímico y óptico selectivo para aniones NO2-. Los cambios observados corresponden a una reacción de nitración del grupo urea presente en el receptor y no a la reducción Fe3+ → Fe2+ del átomo de hierro presente en el receptor. / One of the challenges been actually facing by the chemistry is related to the development of methods for the effective, sensitive, selective and real-time detection of substances which are responsible for the environmental pollution or are involved in biological and clinical processes. It is therefore not surprising that over the last decades, the development of chemical sensors for this type of species is one of the most active research fields. In this context, the main objectives of this PhD thesis are aimed to the design, synthesis and study of structurally simple molecules capable of behaving as molecular sensors for analytes such as anions and cations. To this end, the synthesized receptors should contain two basic parts: a recognition unit and a signal transduction unit which allows the detection of the coordination or binding event through the changes taking place in the properties of the receptor (electrochemical, colorimetric or fluorescent) as the recognition process progresses. Despite the development of classical optical or electrochemical chemosensors for cation and anion sensing, there is a paucity of use of multichannel signaling anion chemosensor molecules. Thus, we focused the work contained in this PhD thesis in getting the challenge of synthesizing receptors whose sensing behavior can be evaluated via multichannel ways such as visual detection, electronic and 1H NMR spectral and electrochemical techniques. Another way to achieve analyte recognition involves the use of irreversible reactions induced by a specific analyte on the receptor molecule, yielding measurable signals with a real-time response. Because such irreversible reactions result in products chemically different from the starting receptor molecule, this approach is known as the chemodosimeter approach. Thus, while the chemosensor approach is based on typical reversible coordination events, the chemodosimeter protocol is based on irreversible reactions between the receptor and the analyte. Consequently, another objective of this Thesis is related to the design and study of a series of chemodosimeters for the recognition of anionic analytes. In a first step we have prepared a ferrocene-based heteroditopic receptor in which the ferrocene moiety is attached to an imidazo[4,5-e]-2,1,3-benzothiadiazole. The most significant structural feature of this system is the presence of a thiadiazole ring angularly fused to a benzimidazole unit, so that the nitrogen atoms placed in the cavity created by the heterocyclic system could cooperate synergistically in recognizing cationic species, while the NH group of the imidazole ring would be available for recognition of anionic species thorough hydrogen bonding. In fact, this receptor behaves as a highly selective dual-redox and chromogenic chemosensor molecule for Pb2+ cations. Moreover, electrochemical studies on the behaviour of this receptor towards anions showed a selective recognition of HP2O73- anions. In the second chapter, we have designed and prepared a family of chemosensors with a structure 2-arylamino-1,3-diaza[3]ferrocenophanic, in which we combine the redox activity of the ferrocene unit with the chromogenic behavior of the aryl azo y p-nitrophenyl functionality and the binding ability of the guanidine group. Due to the amphoteric nature of the guanidine unit, has also been studied for binding ability its monoprotonated form. The first receptor we have designed, which contains a p-nitrophenyl group, allows the sensing of AcO-, PhCO2-, F-, Cl- and Br- anions through a electrochemical and spectroscopic (1H-NMR and UV-Vis) measurements. Its monoprotonated form is able to selectively sense the less basic Cl-, Br-, NO3- anions through a electrochemical and spectroscopic (1H-NMR and UV-Vis) measurements. The guanidine derivative receptor, which contains an azo derivative, exhibits high binding affinity and sensitivity for the Y-shaped acetate anion in acetonitrile through a dual channel, electrochemical and chromogenic Its monoprotonated form is able to selectively sense the less basic Cl-, Br-, NO3-, and HSO4- anions through a electrochemical and spectroscopic (1H-NMR and UV-Vis) measurements. In the third chapter, we describe the synthesis and electrochemical, optical, and ion sensing properties of [m.m]ferrocenophanes with bridges decorated with aldimine as cation-binding site and an aromatic or heteroaromatic (thiophene) spacer, and also a family of ferrocenilimines with acyclic structure. The incorporation of fluorescent properties groups some of the receptors acyclic nature allows the study of these receptors via a third channel: fluorescence. Quinoline, pyrene and diphenylphosphoryl units are directly attached to the unit guanidine these receptors. Both receptors [m.m]ferrocenophanes act as efficient redox/chromogenic chemosensor molecules for Zn2+, Pb2+, and Hg2+ cations in CH3CN. The changes in the absorption spectra are accompanied by a color change which allows the potential for “naked eye” detection. DFT calculations reveal an unusual distorted cubic coordination for the Pb2+ cation in the complex formed with the receptor bearing thiophene units in a N4S4 donor cage. The receptor bearing a quinoline ring behaves as chemosensor molecule for Ni2+, Zn2+, Cd2+, Hg2+ and Pb2+. cations acting through two different channels: electrochemical and chromogenic. Whereas, receptor bearing a pyrene ring, behaves as a dual redox and optical chemosensor molecule for Zn2+, Hg2+ and Pb2+ metal cations in CHCl3. However, by using CHCl3/DMF (9:1) as solvent this receptor behaves as a fluorometric chemodosimeter which selectively senses the presence of Hg2+ even in the presence of a large excess of the other metal cations tested. Finally, electrochemical and spectroscopies studies carried out on the receptor bearing phosphine oxide moiety showed the affinity of this receptor to metal cations such as Li+, Ca2+, Mg2+, Zn2+ and Pb2+ metal cations. The 1H-NMR titration data and DFT calculations plausible binding modes receptors-metals have also been proposed. Finally, in the chapter four, we have designed and prepared two chemodosimeters for the recognition of anionic analytes. The first is a ferrocene-pyrylium dyad behaves as a selective chemodosimeter for the toxic cyanide and hydrogensulfide anions. A salient feature of this simple receptor, is the presence of a reactive pyrylium ring able to react with these anionic species in water to give acyclic products, exhibiting an easily detectable signal change in the redox potential of the ferrocene/ferrocinium redox couple and a remarkable perturbation in the absorption spectrum, which can be used for “naked eye” detection of these anions. The other receptor, presents a [11]ferrocenophane structure bearing two urea units. The main feature of this receptor is that the iron atom of ferrocene is in Fe3+ oxidation state. This receptor behaves as a selective dual-redox and chromogenic chemodosimeter for NO2- anions. The observed changes correspond to a nitration reaction of the urea group present in the receptor but not to a reduction of the Fe3+ atom (Fe3+→Fe2+) present within the receptor.

En el primer capítulo se introduce la función $H_{n}(z)=1+2^{iz}+3^{iz}+...+n^{iz}$ como aproximación de la función zeta de Riemann y se pondrá de relieve una de sus principales propiedades, que es la de ser una función entera de tipo exponencial de clase C. Se presenta, utilizando la noción de distribución de Levinson, una demostración de la densidad de ceros de este tipo de funciones distinta a la obtenida por los autores de [41]. Se dará también, con la condición de existencia de ceros sobre el eje imaginario, una fórmula sobre la distribución de dichos ceros. Después, se presentan algunos resultados sobre el número de ceros dentro de rectángulos de aproximaciones de la función zeta de Riemann y se expone cómo el uso de la función $H_{n}(z)$ permite obtener una fórmula precisa del número de ceros dentro de ciertos rectángulos. En el segundo capítulo se demuestra que para unas ciertas aproximaciones de la zeta de Riemann, es decir, las sumas parciales, hay densidad de las partes reales de sus ceros simples dentro de intervalos incluidos en sus bandas críticas. Los resultados de este capítulo aparecen en [14]. En el tercer capítulo se propone, utilizando aritmética y funciones completamente multiplicativas, un método para transportar una propiedad topológica de ceros de ciertos polinomios exponenciales, llamados polinomios de Dirichlet. Se utiliza el teorema de equivalencia de Bohr, muy conocido para las series de Dirichlet. Se demuestra que se puede aplicar este resultado a los polinomios de Dirichlet, lo cual nos da un método explícito para construir polinomios obteniendo la propiedad requerida y formando, al mismo tiempo, clases de equivalencia. En el cuarto capítulo, después de haber introducido el tema de las cuerdas fractales no reticulares, se demuestran conjeturas expuestas por Michel Lapidus y Machiel van Frankenhuysen en [30], relacionadas con la densidad de las partes reales de ceros de polinomios de Dirichlet asociados a dichas cuerdas. Se puede encontrar estos resultados en [13]. En el último capítulo se exponen algunos resultados sobre la relación entre los polinomios de Dirichlet y las ecuaciones en diferencias de tipo neutro. Demostramos un resultado de inestabilidad para dichas ecuaciones y, utilizando el resultado anterior, se propone la creación de clases de equivalencias de ecuaciones en diferencias inestables. Al final de cada capítulo, se presentan algunos temas abiertos que podrían ser desarrollados en el futuro. / In the first one we introduce the function $H_{n}(z)=1+2^{iz}+3^{iz}+...+n^{iz}$ as an approximation of the Riemann's zeta function and we focus on one of its most important properties, which is to be an entire function of exponential type of $\mathcal{C}$ class. We present, using the Levinson's notion of distribution, a demonstration of the density of the zeros of such functions. This proof is different to the authors one (see [41]). We also give a formula of the distribution of zeros on the imaginary axis (if they exist). Then, we show some results on the number of zeros in rectangles of approximations of the Riemann's zeta function and we will show how the use of the function $H_{n}(z)$ gives us a precise formula on the number of zeros in some specific rectangles. In the second chapter we prove that for some particular approximations of the Riemann's zeta functions, i. e., the partial sums, there is density in the real parts of its simple zeros in some intervals of their respective critical strips. The results of this chapter can be found in [14]. In the third chapter, using arithmetic and completely multiplicative functions, we offer a method to carry a topological property of the zeros of some exponential polynomials named Dirichlet polynomials. We use the Bohr-equivalence theorem which is usually used for Dirichlet series. We show that we can use it for Dirichlet poynomials too and we obtain an explicit method to construct polynomials with the desired property. In the fourth chapter we introduce the notion of nonlattice fractal strings and then we prove the conjetures of Michel Lapidus and Machiel van Frankenhuysen (see [30]), which have a relation with the density of the real parts of the zeros of Dirichlet polynomials associated to such strings. These results appear in [13]. In the last chapter we present some results on the relation between Dirichlet polynomials and differential equations in differences of neutral type. We prove a result on unstability for such equations and using the previous result we will create some equivalent classes of differential equations with unstability. At the end of each chapter, we present some open problems which could be further developed in future research.

El género Smallanthus pertenece a la familia Asteraceae, tribu Millerieae, subtribu Milleriinae. Fue descripto por Mackenzie en el año 1933, sobre la base de una sola especie norteamericana, Smallanthus uvedalius (L.) Mack. Fueron descriptas nuevas especies y transferidas de otros géneros, quedando Smallanthus conformado por 24 especies, que se distribuyen desde el Sur-Este de Estados Unidos, México, Guatemala, Belice, El Salvador, Honduras, Nicaragua, Costa Rica, Panamá, Colombia, Venezuela, Ecuador, Perú, Bolivia, Paraguay, Uruguay, Sur-Este de Brasil y el Centro-Este de Argentina. La gran mayoría de los endemismos se dan en el centro-sur de México. Como resultado de la revisión sistemática, se ampliaron las descripciones de todas las especies del género y se ilustraron, aportando mapas de distribución, datos ecológicos, fenológicos y clave para la identificación de las distintas especies del género. Se lleva a cabo una nueva combinación, Smallanthus cocuyensis (Cuatrec.) Vitali, quedando el género conformado por 25 especies. Se selecciona un lectotipo para Smallanthus maculatus. Se reconocen como sinónimos todas las variedades adjudicadas a Smallanthus maculatus y las adjudicadas a Smallanthus uvedalius. Las especies Smallanthus lundelli H. Rob. y Smallanthus obscurus B. L. Turner no son consideradas sinónimos de Smallanthus maculatus (Cav.) H. Robinson.