Models in molecular evolution: the case of toyLIFE

Mención Internacional en el título de doctorThis thesis set out to contribute to the growing body of knowledge pertaining models of the genotype-phenotype map. In the process, we proposed and studied a new computational model, toyLIFE, and a new metaphor for molecular evolution —adaptive multiscapes. We also studied functional promiscuity and the evolutionary dynamics of shifting environments. The first result of this thesis was the definition of toyLIFE, a simplified model of cellular biology that incorporated toy versions of genes, proteins and regulation as well as metabolic laws. Molecules in toyLIFE interact between each other following the laws of the HP protein folding model, which endows toyLIFE with a simplified chemistry. From these laws, we saw how something reminiscent of cell-like behavior emerged, with complex regulatory and metabolic networks that grew in complexity as the genome increased. toyLIFE is, to our knowledge, the first multi-level model of the genotype- phenotype map, compared to previous models studied in the literature, such as RNA, proteins, gene regulatory networks (GRNs) or metabolic networks. All of these models either disregarded cellular context when assigning phenotype and function (RNA and proteins) or omitted genome dynamics, by defining their genotypes from high-level abstractions (GRNs and metabolic networks). toyLIFE shares the same features exhibited by all genotype-phenotype maps studied so far. There is strong degeneracy in the map, with many genotypes mapping into the same phenotype. This degeneracy translates into the existence of neutral networks, that span genotype space as soon as the genotype contains more than two genes. There is also a strong asymmetry in the size distribution of phenotypes: most phenotypes were rare, while a few of them covered most genotypes. Moreover, most common phenotypes are easily accessed from each other. We also studied the prevalence of functional promiscuity (the ability to perform more than one function) in computational models of the genotypephenotype map. In particular, we studied RNA, Boolean GRNs and toy- LIFE. Our results suggest that promiscuity is the norm, rather than the exception. These results prompt us to rethink our understanding of biology as a neatly functioning machine. One of the most interesting results of this thesis came from studying the evolutionary dynamics of shifting environments in populations showing functional promiscuity: our results show that there is an optimal frequency of change that minimizes the time to extinction of the population. Finally, we presented a new metaphor for molecular evolution: adaptive multiscapes. This framework intends to update the fitness landscape metaphor proposed by Sewall Wright in the 1930s. Adaptive multiscapes include many features that we have learned from computational studies of the genotype-phenotype map, and that have been discussed throughout the thesis. The existence of neutral networks, the asymmetry in phenotype sizes -and the concomitant asymmetry in phenotype accessibility- and the presence of functional promiscuity all alter the original fitness landscape picture.Programa Oficial de Doctorado en Ingeniería MatemáticaPresidente: Joshua Levy Payne.- Secretario: Saúl Arés García.- Vocal: Jacobo Aguirre Arauj

Estudio del grado de apropiación de las prácticas directivas enmarcadas en el marco para la buena dirección

Tesis (Magíster en Liderazgo y Gestión Directiva)OBJETIVO GENERAL Determinar el grado de apropiación de las prácticas directivas contenidas en los ámbitos de Liderazgo y Gestión Curricular del Marco para la Buena Dirección, en la Escuela La Paz de la comuna de Rengo. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Determinar nivel de apropiación de los directivos respecto a las prácticas de gestión ejercidas en la Escuela correspondiente a los ámbitos del Liderazgo en los criterios A 1 y A4 y de Gestión Curricular en los criterios B2 y B3. 2. Determinar nivel de valoración de los docentes respecto a las prácticas de gestión ejercidas por el equipo directivo correspondiente a los ámbitos del Liderazgo en los criterios A1 y A4 y de Gestión Curricular en los criterios B2 y B3. 3. Realizar una comparación entre la apropiación del equipo directivo y la valoración de los docentes en relación a la gestión directiva de liderazgo y gestión curricular

Análisis dosimétrico de la braquiterapia de alta tasa en pacientes con cáncer de próstata con afectación de vesículas seminales (T3b)

La cobertura de las vesículas seminales en el implante de Braquiterapia Alta Tasa como sobreimpresión de dosis (boost), en pacientes de alto riesgo con afectación de vesículas seminales, no es un impedimento para lograr una dosimetría adecuada en el paciente, en comparación con el grupo de pacientes de alto riego sin afectación de vesículas seminales. Se podría plantear por tanto, una escalada de dosis en este grupo de pacientes. Objetivos : Demostrar que los parámetros dosimétricos estudiados en nuestro estudio son equivalentes en los dos grupos de pacientes de alto riesgo comparados (según presenten o no afectación de vesículas seminales), es decir, sobreimpresión de dosis con 15 Gy (alto riesgo sin afectación de vesículas seminales) frente al grupo de 9 Gy (afetación de vesículas seminales). Partiendo de la base de que en ambos grupos se cumplen los parámetros dosimétricos requeridos en cuanto a un implante de calidad se refiere, queríamos plantear si en el grupo de 9 Gy, en el cual hay que abarcar más volumen de tratamiento (cobertura de raíz de vesículas seminales), había alguna dificultad a la hora de cumplir ciertos parámetros o si alguno de ellos tenía alguna influencia en los resultados obtenidos. Material y métodos: Se recogen de manera prospectiva, 120 pacientes diagnosticados de Adenocarcinoma de próstata de Alto Riesgo, en el caso de que cumplan dos factores de riesgo intermedio, se consideran en nuestro estudio, de alto riesgo. Todos los pacientes analizados en el estudio llevan Hormonoterapia (HT) esquema BAC (Bloqueo Androgénico Completo)(9), de esta manera dicho tratamiento al estar empleado en ambos grupos no representa una variable de confusión. El esquema de tratamiento, fue el siguiente: • Grupo A- 15Gy-boost: Alto grado (sin afectación de vesículas seminales): o 46 Gy áreas pélvicas (2 Gy/fracción) seguido de un implante de HDR (15 Gy) a la glándula prostática. • Grupo B- 9Gy-boost: Alto grado T3b (con afectación de vesículas seminales): o 46 Gy áreas pélvicas, hasta 60 Gy en próstata y vesículas seminales (2 Gy/fracción ), seguido de un implante de HDR (9 Gy) a la glándula prostática y raíz de vesículas seminales. La técnica de Radioterapia Externa empleada ha sido IMRT (Radioterapia de Intensidad Modulada), mediante sistema VMAT que emplea arcos modulados, con conformación volumétrica de múltiples de campos. En todos los casos, se tienen en cuenta una serie de parámetros dosimétricos en los procedimientos braquiterápicos de Alta Tasa, siendo algunos de vital importancia. Es por ello que es necesario introducir el término de “constraint” aplicado a la Radioterapia, entendiéndolo como una restricción de dosis a un determinado órgano o estructura de riesgo analizada. Es fundamental cumplir estas limitaciones, como una regla de obligado uso, con el fín de lograr una buena cobertura de dosis y respetando por otro lado los órganos de riesgo, estaríamos hablando por tanto, de un implante de calidad. De entre las múltiples variables analizadas, nos centraremos en el estudio en unos determinados parámetros dosimétricos, para la comparación entre los dos grupos de Braquiterapia de Alta Tasa de próstata. Los parámetros dosimétricos incluídos en el análisis multivariante son: - PTV volume (VPTV) - D100 - D90 - Dmax(Uretra) - Dmax(Recto) - D10 uretra - D10 recto Resultados: La comparación entre los dos grupos, para una probabilidad de cumplir DHI > 0,75 %, muestra una p= 0,452. Analizando la probabilidad de cumplir HI > 0,70 %, se obtiene una p=0,897. Es decir, que no existen diferencias significativas en cuanto a la homogeneidad de la dosis del implante analizado por DHI y HI, entre los dos grupos de sobreimpresión de alta tasa. - De la comparación de ambos grupos mediante el análisis multivariante de parámetros dosimétricos de la calidad del implante, se desprende que, un mayor volumen de PTV, se correlaciona con el DHI (p=0,029) y HI (p=0,014), así como, el cumplir el parámetro D10U, predispone a que se cumpla el DHI (p=0,003) y HI (p=0,008). Conclusiones: - Se ha podido confirmar la hipótesis de trabajo, al no diferir los parámetros dosimétricos analizados DHI y HI del grupo de boost de Braquiterapia de alta tasa de 9 Gy (en el cual se incluye raíz de vesículas seminales), frente al grupo de 15 Gy. - Dado que la dosis administrada en las vesículas seminales, no supone un impedimento a la hora de alcanzar una adecuada dosimetría clínica, permitiendo el cumplimiento de los constraints, se puede plantear administrar una dosis mayor en el implante de próstata más vesículas seminales. Si bien es cierto que para ello es necesario disponer de una mayor muestra de pacientes y poder correlacionar los parámetros dosimétricos con el control de la enfermedad y la toxicidad, lo que queda emplazado a futuros estudios.

Ingeniería de Sistemas de Información Avanzada: del modelo de requisitos al producto software

The design and development of an information system requires the transformation of the requirements of the system's customers into a software product that correctly represents those requirements. This project analyzes which models and which transformations between the models are used to carry out the transformation of the requirements a correct form code, ensuring the traceability between the application and the organizational objectives to which the application of the response, demonstrating the feasibility to provide software production processes that have a maximum degree of automation.El diseño y desarrollo de un Sistema de Información requiere la transformación de los requisitos de los clientes del sistema en un producto software que represente dichos requisitos correctamente. Este proyecto analizará qué modelos y qué transformaciones entre modelos hay que usar para poder realizar dicha transformación de requisitos a código de forma correcta, asegurando la trazabilidad entre la aplicación y los objetivos organizacionales a los que dicha aplicación da respuesta, demostrando la viabilidad de disponer de procesos de producción de software que tengan un grado máximo de automatización.Catalán Tendero, P. (2017). Ingeniería de Sistemas de Información Avanzada: del modelo de requisitos al producto software. http://hdl.handle.net/10251/89786TFG

Adding levels of complexity enhances robustness and evolvability in a multilevel genotype-phenotype map

This paper has been presented at: 6th Meeting of the Spanish Society for Evolutionary Biology (SESBE): Palma,17th – 19th January 2018Robustness and evolvability are the main properties that account for the stability andaccessibility of phenotypes. They have been studied in a number of computationalgenotype- phenotype maps. In this contribution we study a metabolic genotypephenotypemap defined in toyLIFE, a multi-level computational model that representsa simplified cellular biology. toyLIFE includes several levels of phenotypic expression,from proteins to regulatory networks to metabolism. Our results show that toyLIFEshares many similarities with other seemingly unrelated computational genotypephenotypemaps. Thus, toyLIFE shows a high degeneracy in the mapping fromgenotypes to phenotypes, as well as a highly skewed distribution of phenotypicabundances. The neutral networks associated with abundant phenotypes are highlynavigable, and common phenotypes are close to each other in genotype space. Allof these properties are remarkable, as toyLIFE is built on a version of the HP proteinfolding model that is neither robust nor evolvable: phenotypes cannot be mutuallyaccessed through point mutations. In addition, both robustness and evolvabilityincrease with the number of genes in a genotype. Therefore, our results suggest thatadding levels of complexity to the mapping of genotypes to phenotypes and increasinggenome size enhances both these properties

Actualización de competencias pedagógicas para docentes en entornos virtuales del postgrado en Educación Superior en Chile

El presente proyecto de investigación buscó conocer las competencias pedagógicas de los docentes del Postgrado en Docencia para la Educación Superior, y tras el análisis generar recursos didácticos audiovisuales que promovieran la innovación en los docentes y el cumplimiento del perfil de aprendizaje centrado en el estudiante. Se realizó una investigación cualitativa para identificar las competencias básicas de los docentes, y con base en los resultados se elaboraron recursos apropiados para fortalecer su formación, siendo los instrumentos elegidos el podcast, video cápsula y la infografía. De acuerdo con la encuesta aplicada y el análisis de los resultados obtenidos en la evaluación de los expertos validadores quienes aprueban en un 90% y de parte de los docentes (100%), se concluyó que la adquisición de competencias digitales ha favorecido el ejercicio de la práctica docente de los estudiantes del postgrado, mejorando sus competencias pedagógicas

Adaptive multiscapes: an up-to-date metaphor to visualize molecular adaptation

Wright's metaphor of the fitness landscape has shaped and conditioned our view of the adaptation of populations for almost a century. Since its inception, and including criticism raised by Wright himself, the concept has been surrounded by controversy. Among others, the debate stems from the intrinsic difficulty to capture important features of the space of genotypes, such as its high dimensionality or the existence of abundant ridges, in a visually appealing two-dimensional picture. Two additional currently widespread observations come to further constrain the applicability of the original metaphor: the very skewed distribution of phenotype sizes (which may actively prevent, due to entropic effects, the achievement of fitness maxima), and functional promiscuity (i.e. the existence of secondary functions which entail partial adaptation to environments never encountered before by the population). Results: Here we revise some of the shortcomings of the fitness landscape metaphor and propose a new "scape" formed by interconnected layers, each layer containing the phenotypes viable in a given environment. Different phenotypes within a layer are accessible through mutations with selective value, while neutral mutations cause displacements of populations within a phenotype. A different environment is represented as a separated layer, where phenotypes may have new fitness values, other phenotypes may be viable, and the same genotype may yield a different phenotype, representing genotypic promiscuity. This scenario explicitly includes the many-to-many structure of the genotype-to-phenotype map. A number of empirical observations regarding the adaptation of populations in the light of adaptive multiscapes are reviewed. Conclusions: Several shortcomings of Wright's visualization of fitness landscapes can be overcome through adaptive multiscapes.This work was supported by the Spanish projects ViralESS (FIS2014-57686-P, MINECO) and FIS2015-64349-P (MINECO/FEDER, UE). The funding body did not have any role in the design of the study and collection, analysis, and interpretation of data, and did not contribute to writing the manuscript

Data on samara morphology and wind dispersal in the invasive tree Ailanthus altissima

The data presented in this paper is supporting the research article “Estimating wind dispersal potential in Ailanthus altissima: The need to consider the three-dimensional structure of samaras” [1]. We analyzed the estimation of samara's wind dispersal potential through a group of morphological variables that succeed in describing the three-dimensional nature of samaras. We present here a dataset containing 8 morphological variables of 200 samaras belonging to 5 different individuals of the invasive tree Ailanthus altissima (Mill.) Swingle. Additionally, we present the average descent velocity of each of the samaras, which was recorded by releasing 5 times each samara under controlled and reproducible conditions. The data set is structured in a single spreadsheet where we also included the samara and the individual identity code of the tree