Un problema interesante que se plantea en análisis de datos es la elección adecuada de medidas que cuantifiquen las analogías y diferencias entre individuos, poblaciones o grupos de poblaciones.De forma general, han sido desarrolladas distintas formas de elección de tales medidas, siendo destacables las medidas que provienen de diferencias intrínsecas entre individuos, las medidas que provienen de consideraciones sobre funciones, de entropía, y las medidas que provienen exclusivamente de consideraciones teóricas. En esta memoria, hemos estudiado estas medidas a partir de la clasificación de medidas de distanciación realizada por Burbea y Rao (1982).En la primera parte (cap. 1, 2 y 3), se presentan las distintas divergencias, se estudian inter-relaciones y se analiza la convexidad.En la segunda parte (cap. 4) se estudian las métricas diferenciales asociadas a divergencias invariantes frente a cambios no singulares de parámetros y variables aleatorias.En la tercera parte (cap. 5 y 6) se analizan las relaciones entre la J-divergencia y las entropías comúnmente utilizadas.Finalmente, en los anexos I y II se presentan los programas utilizados en el cap. 6.

Disorder is present in many systems in nature and in many different versions. For instance, the dislocations of a crystal lattice, or the randomness of the interaction between magnetic moments. One of the most studied examples is that of spin glasses because they are simple to model but keep most of the very complex features that many disordered systems have. The frustration of the ground state configuration is responsible for the existence of a gap less spectrum of excitations and a rugged and complex free-energy landscape which bring about a very slow relaxation towards the equilibrium state. The main concern of the thesis has been to study what the properties of the typical excitation, i.e. those excitations that are large and contribute dominantly to the physics in the frozen phase. The existence of these large excitations brings about large fluctuations of the order parameter, and we have shown in these theses that this feature can be exploited to study the transition of any spin glass model. Moreover, we have shown that the information about these excitations can be extracted from the statistics of the lowest lying excitations. This is because due to the random nature of spin glasses, the physics obtained from averaging over the whole spectrum of excitations of an infinite sample is equivalent to averaging over many finite systems where only the ground state and the first excitation are considered. The novelty of this approach is that we do not need to make any assumption on what are typical excitations like because we can compute them exactly using numerical methods. Finally, we have investigated the dynamics and more specifically the link between the problem of chaos and the rejuvenation phenomena observed experimentally. Rejuvenation means that when lowering the temperature the aging process restarts again from scratch. This is potentially linked with the chaos assumption which states that equilibrium configurations at two different properties are not correlated. Chaos is a large scale phenomenon possible if entropy fluctuations are large. However, in this thesis we have shown that the response to temperature changes can be large in the absence of chaos close to a localization transition where the Boltzmann weight condenses in a few states. This has been observed in simulation of the Sinai model in which this localization is realized dynamically. In this model, since at low temperatures the system gets trapped in the very deep states, the dynamics is only local, so that only small excitations contribute to the rejuvenation signal that we have been able to observe. Thus, in agreement with the hierarchical picture, rejuvenation is possible even in the absence of chaos and reflects the start of the aging process of small length scales.

El creciente interés existente en la actualidad por la investigación en el campo del material particulado atmosférico se debe a la identificación de efectos adversos de este contaminante sobre la salud y los ecosistemas. El principal objetivo de este trabajo de investigación es evaluar los niveles, composición y origen del material particulado atmosférico en tres zonas seleccionadas de España: el País Vasco, el sector mediterráneo (Cataluña y Valencia) y Canarias. Para ello, se pretende obtener una visión de los procesos y las fuentes que regulan los niveles de material particulado a escala sinóptica y en la meso-escala, así como de las fuentes específicas con repercusión sobre los niveles y composición química del material particulado a escala local. Con estos fines se diseñó un proyecto basado en: a) la interpretación de series antiguas (1996-2000) de niveles de PST y PM10, y b) la interpretación y caracterización química de series temporales de niveles de PM10, PM2.5 y PM1 durante 2001. Los resultados obtenidos por medio de la interpretación de las series antiguas y modernas de material particulado atmosférico se contrastaron con mapas de aerosoles, imágenes de satélite y modelos de predicción de los niveles en superficie y espesor óptico de material particulado, sulfatos y materia carbonosa.A través de la interpretación de series temporales antiguas y modernas de niveles de material particulado atmosférico se logra identificar los principales procesos naturales y antropogénicos que dan lugar a episodios con altos y bajos niveles de material particulado atmosférico. A escala sinóptica y en la meso-escala estos procesos son:1. Intrusiones de masas de aire africano2. Advección de masas de aire atlántico3. Circulación regional de masas de aire4. Advección de masas de aire de origen europeo A escala local, los principales episodios de partículas tienen su origen en las emisiones ligadas a la actividad industrial o del tráfico. Se aportan datos cuantitativos para cada estación.Los resultados obtenidos acerca de la composición química del material particulado se interpretan siguiendo dos enfoques distintos: por medio del análisis químico de los principales componentes del material particulado atmosférico (materia mineral, materia carbonosa [OM+EC], compuestos inorgánicos secundarios [CIS] y aerosol marino), y aplicando un análisis estadístico de contribución de fuentes mediante un modelo receptor. Para finalizar este análisis se han comparado los resultados obtenidos con trabajos realizados en otros 6 Estados Miembros de la Unión Europea en los que se ha aplicado una metodología similar. Las concentraciones de componentes de origen típicamente antropogénico (materia carbonosa y compuestos inorgánicos secundarios) en dichos estudios europeos son análogos a los obtenidos en el presente trabajo. Sin embargo, los niveles de materia mineral son marcadamente superiores en las estaciones en España, y ello es debido principalmente a tres factores: a) la incidencia de episodios de intrusión de masas de aire africano con elevada carga particulada mineral; b) la mayor aridez de los suelos que favorece la mayor resuspensión; y c) la menor tasa de precipitación anual, que impide el lavado del material particulado depositado sobre las vías de tránsito (por erosión del firme de rodadura) y que por tanto es susceptible a volver a entrar en suspensión. Consecuentemente, no sólo es el fondo mineral en España más elevado, sino que existe también una causa antropogénica que contribuye a elevar los niveles de materia mineral en suspensión.

Aquesta tesi doctoral tracta sobre el registre d'ammonits de l'Aptià inferior de la península Ibèrica (Conca del Maestrat, Domini Prebètic, Conca de Salou-Garraf, Conca Basco-Cantàbrica i Conca d'Organyà) on es proposen cinc biozonacions regionals per cada zona d'estudi que són sintetitzades en una global per l'Aptià inferior de la península Ibèrica. La biozonació global es contrasta amb la biozonació d'ammonits mediterrània estàndard per a aquest període de temps, l'Aptià inferior. La biozonació proposta per a l'Aptià inferior de la península Ibèrica, proposada en aquesta tesi doctoral, és més precisa que l'estàndard estant constituïda pel mateix nombre de zones (Deshayesites oglanlensis, Deshayesites forbesi, Deshayesites deshayesi i Dufrenoyia furcata) i cinc subzones (Deshayesites luppovi, Roloboceras hambrovi, Deshayesites grandis, Dufrenoyia furcata i Dufrenoyia dufrenoyi) a diferència de l'estàndard que únicament té una subzona (Deshayesites grandis).Es concreta l'edat de les formacions Margues del Forcall i Villarroya de los Pinares de la Conca del Maestrat i es precisa substancialment el coneixement cronostratigràfic anterior a la present tesi. A la Conca de Salou-Garraf es millora la cronostratigrafia de les unitats Margues de Vallcarca i Calcàries del Farreny. Pel que fa a la Conca Basco-Cantàbrica, es concreten les edats de les formacions Errenaga i Patrocinio. Finalment a la Conca d'Organyà es precisa l'edat de la Formació Margues de Cabó.Per primera vegada s'ha caracteritzat el Esdeveniment anòxic oceànic 1a (OAE 1a) a la Conca del Maestrat mitjançant el registre d'isòtops estables de carboni 13 (δ13C). S'ha calibrat l'edat de l'OAE 1a amb ammonits, a la Conca del Maestrat, el Domini Prebètic i la Conca Basco-Cantàbrica, atribuint-lo a la part mitjana-alta de la biozona Deshayesites forbesi. A la Conca del Maestrat i el Domini Prebètic s'ha realitzat un acurat calibratge biostratigràfic d'aquest registre isotòpic de l'Aptià inferior. Com a fet destacable, en el Domini Prebètic s'ha caracteritzat una petita però notable excursió, cap a valors menors, en la base de la biozona Dufrenoyia furcata que es pot reconèixer també en algunes seccions franceses de l'Aptià inferior (Plataforma Provençal i a la Conca Vocontiana). / This thesis is about the lower Aptian ammonite record of the Iberian Peninsula (Maestrat Basin, Prebetic Domain, Salou-Garraf Basin, Basque-Cantabrian Basin and Organyà Basin). The author propose a five regional biozones for each study area that are synthesized into a global one. The global biozonation contrasts with the Mediterranean standard ammonite biozonation for this period of time, the lower Aptian. The proposal biozonation for the lower Aptian of the Iberian Peninsula is more accurate than the standard being established by the same number of zones (Deshayesites oglanlensis, Deshayesites forbesi, Deshayesites deshayesi and Dufrenoyia furcata) and five subzones (Deshayesites luppovi, Roloboceras hambrovi, Deshayesites grandis, Dufrenoyia furcata and Dufrenoyia dufrenoyi) unlike the standard is only one subzone (Deshayesites grandis). This thesis has clarified the age of the formations Margas del Forcall and Villarroya de los Pinares of the Maestrat Basin. In Salou-Garraf Basin improving chronostratigraphic knowledge of the units Margas de Vallcarca and Calcàries del Farreny. In addition the Basque-Cantabrian Basin the ages of the Formations Errenaga and Patrocinio have been precise. Finally, in Organyà Basin, specifying the age of the Cabó and Prada formations. For the first time we characterized the Oceanic Anoxic Event 1a (OAE 1a) in the Maestrat Basin by means the record of the stable isotopes of carbon 13 (δ13C). The age of OAE 1a are calibrated with ammonites in Maestrat Basin, Prebetic Domain and Basque-Cantabrian Basin, in the upper middle part of the Deshayesites forbesi zone. I also precise the biostratigraphic calibration of this isotopic record of the lower Aptian with ammonite biozonation in Maestrat Basin and Prebetic Domain. In addition a remarkable fact, in Prebetic Domain has been marked a small but conspicuous excursion, toward lower values, at the base of the Dufrenoyia furcata zone can be recognized also in some French sections of the lower Aptian.

The present thesis work titled “Analysis and characterisation of biological samples in nano and microfluidic devices using AC and DC electric fields” has as main objective study the effects that electric fields have biologic samples to develop microfluidic tools (lab-on-a-chip) that allow to manipulate and sensing these samples. This work is divided in three main issues oriented to develop different modules for a diagnostic device. In the first block, we studied the movement of DNA molecules confined in a nanochannel of 20 nm height under the effect of DC and AC electric fields. The objective is to determine the mechanism behind the size separation of DNA molecules, in gel-free environments. The second block presents the development of a new dielectrophoretic system for size sorting of cells. It is based in the competence between dielectrophoretic forces and the dragging forces generated by the fluid motion. The system is able to separate red blood cells form monocytes in physiological conditions (high conductivity) in continuously flow. And finally, in the third block it is developed a new instrumentation for microcytometry applications based on impedance detection. The electronic device is validated by using a synchronised optical detection system that allow us relate the obtained signal with the position of the cell on the sensing area. The system demonstrated good sensing and sizing capabilities. We also used hydrodynamic focusing, to increase the sensing capabilities of a sensing geometry base don coplanar electrodes. / Esta tesis titulada “Analysis and characterisation of biological samples in nano and microfluidic devices using AC and DC electric fields” tiene como objetivo el estudiar los efectos que tienen los campos eléctricos sobre muestras biológicas con el fin de desarrollar herramientas microfluídicas (lab-on-a-chip) para la manipulación y detección de las muestras biológicas. El trabajo está dividido en tres ámbitos orientados a desarrollar dispositivos o módulos en un dispositivo para diagnóstico. En el primer bloque estudiamos el movimiento de moléculas de ADN (-DNA) en el interior de nanocanales de 20 nm de alto bajo la influencia de campos DC y AC. El objetivo es determinar el mecanismo que hay detrás de la separación por tamaño de esta molécula en ausencia de geles y matrices. En el segundo bloque desarrollamos un nuevo sistema dielectroforético de separación celular por tamaño, basado en la competencia entre la fuerza dielectroforética y las fuerzas fluídicas de arrastre. El sistema se utiliza para separar glóbulos rojos de monocitos en condiciones fisiológicas (alta conductividad) y en flujo continuo. En el tercer bloque desarrollamos una instrumentación para un microcitómetro de flujo basado en medidas de impedancia. El sistema electrónico se valida mediante la utilización de un sistema de óptico sincronizado que nos permite relacionar la señal obtenida con el paso de las células sobre el área de detección. Mediante este sistema se ponen aprueba las capacidades de detección, así como la capacidad de distinguir células por tamaño. Finalmente utilizamos el efecto de la focalización hidrodinámica para mejorar las prestaciones de sensibilidad de un sistema de electrodos coplanares.

DE LA TESIS:El problema objeto de esta memoria tiene su origen en la clásica formula del género para curvas algebraicas planas. Dicha formula expresa el género (efectivo) de una curva algebraica plana en función de su género virtual (o aritmético según algunos autores) y de un término dependiente de las singularidades de la curva.Es bien sabido que los géneros virtual y efectivo de una curva no singular coinciden, de modo que el género efectivo de una curva cualquiera, al ser un invariante birracional, puede entenderse como el género virtual de su modelo no singular. Si se escribe la fórmula del género en la forma g = p + delta donde "g" es el género efectivo y "p" el género virtual, "delta" puede interpretarse como la diferencia entre el género virtual del modelo no singular y el de la propia curvaEl mismo problema puede considerarse para superficies algebraicas si bien el proceso de desingularización de una superficie no es tan sencillo como el de una curva: siguiendo a Zariski, sabemos que puede alcanzarse un modelo no singular de una superficie "S" mediante sucesivas normalizaciones y transformaciones cuadráticas centradas en puntos múltiples. Aun en el caso de una superficie normal, al efectuar una transformación cuadrática centrada en un punto múltiple, puede obtenerse una superficie no normal (por existir una curva múltiple en el primer entorno, por ejemplo). Parece pues justificado realizar un estudio de la variación experimentada por el género virtual en el proceso de normalización y tal es el tema de esta tesis.

En un trabajo no publicado y con vistas a la teoría de cuerpos de clases, J. Tate modificó los grupos "o" de cohomología de un grupo finito G con coeficientes en un G-módulo A, de tal manera que los nuevos grupos obtenidos, los grupos de cohomología de Tate, se pueden combinar en una sola sucesión H(q)(G,A) (-infinito menor que q menor que +infinito), la sucesión derivada completa de G.Bajo un aspecto puramente matemático, la cohomología de Tate presenta dos ventajas: a) es "calculable" a partir de una resolución completa W(q) (-infinito menor que q menor que +infinito) de G (complejo de Tate; existen grupos finitos G -entre ellos todos los cíclicos y cuaterniónicos generalizados- para los cuales H(G,A) es periódica para todo G-módulo A, es decir existe un n natural tal que, para todo i, H(i)(G,A) es más o menos igual a H(i+n)(G,A). Estos grupos, a los que llamaremos periódicos, fueron caracterizados por E. Artin y J. Tate ([1], XII.1). Resulta de esta caracterización que la categoría de los grupos periódicos no es muy vasta, ya que todo p-subgrupo de un grupo periódico G ha de ser forzosamente cíclico o cuaterniónico generalizado, para todo p primo divisor del orden de G. En este trabajo, de naturaleza fundamentalmente topológica, presentamos algunos resultados que conciernen a espacios sobre los que opera un grupo finito, el grupo fundamental del espacio orbital. Para ello realizamos previamente un estudio puramente algebraico de los p-períodos de un grupo p-periódico.Esta memoria está distribuida en tres capítulos. El capítulo 1 agrupa todas las definiciones agrupa todas las definiciones y resultados sobre cohomología de Tate, que necesitamos, así como los teoremas de caracterización de la periodicidad. El capítulo 2 es también de naturaleza puramente algebraica y contiene algunos resultados de Swan y los teoremas que obtenemos referentes a los p-períodos de un grupo p-periódico. El capítulo 3 es estrictamente topológico y, además de la sucesión espectral de Swan, contiene, entre otros, los teoremas topológicos que se deducen como aplicación de los resultados del capítulo 2.

The main goal of this thesis has been to study the population structure of a marine sponge species (Crambe crambe) at different geographic levels using different molecular markers.In many organisms, particularly terrestrials, molecular markers have been used to answer questions about the structure and connectivity of populations, the potential of dispersal or the history of species, and these data were of crucial help in conservation and management of species. Most of these studies used allozymes and, more recently, mitochondrial or nuclear sequences with success. Also, microsatellite markers are being developed and applied with terrific success in many species. Unfortunately, application of molecular markers in marine environments lags much behind, especially for invertebrate organisms, where population genetic studies are still scarce and most of them involve only allozymes. Thus, this study attempts to be contribute to the development and application of molecular markers for ecologic and population genetic studies in marine invertebrates. Most marine invertebrate organisms are benthic, and many of them sessile, with larvae as the main form of dispersal. Because of the intrinsic difficulty on following larval movements in natural environments, molecular markers appear as the perfect tool to track and characterize populations, and even individuals. Hence, in this thesis several molecular markers have been applied in a sponge species, and with the complementary help of previous ecological and biological knowledge of the species, the present-day population structure of this sponge has been studied, trying to uncover which factors are affecting and might have affected in the past the structure found, while comparing the resolution and the "snapshot" information recovered with each of the markers used.

Intraspecies variability is widespread in marine invertebrates. Previous reports of Cystodytes (Ascidiacea, Polycitoridae) in the Mediterranean have been routinely attributed to the nominal species Cystodytes dellechiajei. In the Mediterranean, even though zooid anatomy is remarkably uniform, the general morphology of the colonies varies greatly, especially in terms of color and spicular composition (observed under scanning microscopy). Two different chemotypes, according to their variability in alkaloid chemistry, were defined for 4 different color morphs using both HPLC and RNM techniques and MALDI-TOF analyses. The purple morph displayed a chemotype based on the sulfur-containing pyridoacridines shermilamine B, kuanoniamine D, and their deacetylated forms: deacetylkuanoniamine D and deacetylshermilamine B (new natural product). The blue and green morphs displayed a chemotype based on the C9-unsubstituted pyridoacridines ascididemin and 11-hydroxyascididemin. No major alkaloid was found in the brown form. All of these alkaloids were present in both the tunic and zooids, with the exception of the purple morph, where shermilamine B and kuanoniamine D were found in the tunic, whilst their deacetylated forms were found in both tunic and zooids. Cellular localization of these compounds and ultra structural study of the tunic of the blue, purple and green morphs were attempted by electron microscopy and X-ray microanalysis. The main cell types identified were bladder cells, pigment cells, amebocytes, phagocytes, and morula cells. The sulfur-containing pyridoacridines appeared to be stored in the pigment cells. In addition, the anti-predatory properties of crude extracts, tunic acidity, and spicular contents were assayed in the blue and purple Mediterranean forms, and a purple morph of Guam (USA), using three generalist predators (damselfishes, puffer fishes and sea urchins). Toxicity of crude extracts was also measured by the Microtox bioassay. All crude extracts, as well as ascididemin, were toxic and significantly deterred fish but not sea urchin predation. In contrast, acidity by itself, and spicular shape and concentration did not deter feeding. To determine if the observed variation in the Mediterranean had a genetic basis, a fragment of the mithocondrial gene Cytocrome Oxidase I was sequenced and phylogenetic and population genetic analyses were performed. The results pointed towards the existence of at least 2 species within the 67 samples of 15 colors analyzed. The first well-defined group contained mainly blue colonies with the disc-shaped spicules typical of the genus. The second grouped all samples of a purple morph with sphere-shaped spicules in addition to the disc-shaped ones. When genetic variability was partitioned between color morphs and between geographic locations, the former component explained most of the variance. A study of the biological cycles of the blue and purple Mediterranean morphs was carried out from July 2002 to February 2004. Both the reproductive and growth periods, although partially overlapping, showed significant temporal lags, reinforcing previous genetic and chemical results indicating that these morphs are reproductively isolated and represent distinct species. To determine whether there is a seasonal pattern in the production of chemical and physical defenses, colonies of the blue Mediterranean morph were sampled for a year. Ascididemin was quantified by HPLC and the ash content was calculated as an estimate of the physical defenses. The results showed that when the ascidian invested in reproduction, the energy allocated to other life cycle parameters, such as growth, chemical and physical defenses, was significantly reduced. The multidisciplinary approach used to study the ascidian genus Cystodytes provided an interesting case study through which to develop a better understanding of the biology, ecology and secondary chemistry of marine invertebrates.

Los orígenes de las poblaciones europeas han sido abordados desde diversas disciplinas, destacando la contribución de los estudios de genética de poblaciones. Se barajan dos momentos en la prehistoria en los que se ha podido modelar el acervo genético de las poblaciones europeas: la difusión del neolítico y las expansiones del paleolítico superior. La posibilidad de recuperar información genética de poblaciones pretéritas ofrece una oportunidad única para comprobar in situ las hipótesis planteadas desde otras disciplinas.Se estudiaron 197 muestras dentales y óseas de 115 individuos de 17 yacimientos arqueológicos de época neolítica y sumeria de Próximo Oriente, época meroítica de Nubia y de época paleolítica, neolítica y post-neolítica de la Península Ibérica. Se obtuvieron secuencias completas de DNA mitocondrial de 244 p.b. de 35 individuos distintos, que fueron comparadas con secuencias de la misma región de individuos actuales de 38 poblaciones europeas, africanas y de Próximo Oriente. En las reconstrucciones filogenéticas basadas en la distancia de Reynolds los grupos de muestras antiguas se agrupan entre sí, separándose del resto de poblaciones actuales. Sin embargo, las reconstrucciones filogenéticas realizadas a partir de los haplotipos de las muestras antiguas y modernas denotan que, aunque la mayoría de variantes mitocondriales antiguas no están presentes en las poblaciones actuales muestreadas, pueden relacionarse más o menos cercanamente con ellas.La composición de haplotipos y haplogrupos de las muestras antiguas de Próximo Oriente y la Península Ibérica difiere notablemente de la hallada en las poblaciones actuales de estas regiones geográficas.En la muestra antigua de Próximo Oriente destaca especialmente la ausencia de los haplogrupos mitocondriales J, U3, W y X, relacionados con la expansión del neolítico hacia Europa. Esto puede deberse bien a que la muestra antigua obtenida no es representativa -cronológica o geográficamente- de las poblaciones de Próximo Oriente que se expandieron durante el neolítico bien a que estas variantes no fueron introducidas en europa durante el neolítico.En la muestra antigua de la Península Ibérica destaca la presencia de un 50% de líneas subsaharianas. Estas líneas pudieron haber sido introducidas durante el Solutrense, el Mesolítico o el Neolítico. En este trabajo también se profundizó en diferentes aspectos técnicos relativos a la obtención de auténtico DNA antiguo y en la influencia de diversas variables en la preservación del material genético. / The origins of the European populations have been extensively studied from different disciplines. It is thought that ancient demic expansions, like those occurred after the Late Glacial Maximum or during the neolithic diffussion from Middle East to Europe.The possibility to recover DNA from past populations offers an unique opportunity to test in situ these hypothesis. It were analyzed 197 teeth and bones from 115 individuals and 17 different archaeological sites from Middle East and the Iberian Peninsula .It was possible to recover 244pb-mitochondrial DNA sequences from 35 different individuals. They were compared to sequences from 38 European, African and Middle Eastern present-day populations. Phylogenetic reconstructions from Reynolds genetic distance showed that ancient samples clustered together, clearly separated from extant populations. However, phylogenetic reconstructions based on ancient and modern haplotypes showed that ancient mitochondrial haplotypes are related to extant ones. Haplotype and haplogroup frequencies in the ancient samples from Middle East and the Iberian Peninsula are clearly different from those present nowadays in the same geographical regions.Haplogroups related to neolithic expansion to Europe -J, U3, W and X- are absent in ancient middle eastern sample. There are two possible explanations to this fact. First, it could be possible that the ancient samples analyzed won't be representative of the Middle Eastern populations that expanded the neolithic. Second, it could be also possible that those haplogroups won't have been introduzed in Europe with demic expansions associated to neolithic. At this work it were also examined several technical aspects related to the obtention of genuine ancient DNA and the influence of different variables in DNA preservation.