Niche conservatism and evolutionary determinants of terrestrial vertebrate diversity patterns

El estudio a gran escala de patrones de diversidad tiene por objeto describir propiedades emergentes de ecosistemas y biotas que en ocasiones no se manifiestan cuando la investigación ecológica se realiza a escalas de detalle. En escalas biogeográficas amplias, los patrones de diversidad son producto de las respuestas de las especies y sus interacciones a las condiciones ambientales actuales y a la variación de las condiciones ambientales en el pasado. Las respuestas a condiciones y cambios ambientales pasados pueden investigarse a partir de fenómenos evolutivos (especiación, extinción) o eventos históricos (dispersión). El estudio integrado de macroecología y macroevolución es incipiente y la comunidad científica aún se encuentra en fase de desarrollar y consensuar metodologías que permitan dicha integración. Esta tesis utiliza cuatro casos de estudio con el objetivo de avanzar en el conocimiento de los mecanismos que generan los patrones de diversidad integrando aspectos contemporáneos, evolutivos e históricos de las biotas. En el desarrollo de la tesis se han generado bases de datos a partir de datos empíricos de diferentes regiones geográficas, que han sido investigadas utilizando sistemas de información geográfica, modelos estadísticos y técnicas de análisis filogenético. Además, como denominador común se ha empleado el enfoque de ensamblaje, que se caracteriza por usar celdas distribuidas uniformemente a lo largo del territorio como unidad de análisis. La elección de este enfoque responde a que todos los patrones y procesos estudiados se expresan geográficamente y por tanto requieren de aproximaciones espacialmente explicitas para su estudio. Con objeto de conseguir una amplia representatividad, los casos de estudio analizan tres patrones de diversidad (v.g. riqueza de especies, tamaño corporal y tamaño del rango geográfico), tres grupos taxonómicos distintos (v.g. reptiles, aves y mamíferos) y tres regiones de estudio diferentes (v.g. Este y Sur de África, Nuevo Mundo y todo el Globo). Lejos de buscar una unificación metodológica, los análisis hacen uso de metodologías adaptadas a la idiosincrasia de las preguntas específicas que tratan de responderse en los casos de estudio que se resumen a continuación. En primer lugar se exploran los patrones de riqueza de especies de cinco grupos de reptiles del Sur y el Este de África y se analizan tanto las relaciones con el clima que observamos en la actualidad, como las probables relaciones ancestrales con los paleoclimas ante los que se originaron esos grupos. Para ello se utiliza la información que proporciona el registro fósil, filogenias datadas y reconstrucciones paleoclimáticas. Encontramos coincidencias entre las condiciones climáticas preferidas en la actualidad y las condiciones climáticas ancestrales para los distintos grupos, lo que sugiere que la conservación de nicho es válida para interpretar los patrones de riqueza de reptiles africanos. En segundo lugar, se investiga el grado en que las relaciones evolutivas entre especies de aves paseriformes oscines son capaces de explicar sus patrones de tamaño de rango geográfico en el Nuevo Mundo. Los patrones de tamaño de rango se documentan para especies migratorias y no migratorias y se descomponen en la parte que es explicada por las relaciones evolutivas y la que es independiente de dichas relaciones, utilizando análisis filogenéticos de partición de la variación. Los resultados sugieren que el tamaño de rango geográfico es moderadamente heredable para este grupo de aves y por tanto la evolución juega un papel a tener en cuenta en su estudio. Además los patrones encontrados para las aves migratorias y no migratorias difieren entre sí, reflejando las dinámicas migratorias y apoyando en general, el efecto de los gradientes climáticos de mesoescala que se producen en regiones montañosas. Las diferencias regionales y la estructura filogenética encontrada en rangos migratorios, hacen pensar que será conveniente incluir otros rasgos biológicos como la capacidad dispersora, para alcanzar una mejor comprensión de los procesos que condicionan la biogeografía del tamaño de rango de oscines. En tercer lugar, se examinan las contribuciones de las relaciones evolutivas basales al gradiente global de tamaño corporal de aves, distinguiendo entre la parte del gradiente que está estructurada filogenéticamente y la parte que es independiente de la filogenia y por tanto podría responder a fenómenos adaptativos por debajo del nivel de familia. En este caso se utilizan además de la partición filogenética de la varianza, regresiones parciales para discernir entre las porciones de la variación del tamaño corporal de aves que se explican por la filogenia, por gradientes ambientales o por ambos de forma simultánea. Los resultados muestran una fuerte influencia de las relaciones evolutivas sobre el gradiente de tamaño corporal. Además señalan a la productividad primaria, bien asociada a la temperatura en el Nuevo Mundo o a la estacionalidad en el Viejo Mundo, como mejor descriptor ambiental para el tamaño de aves. Esto apoya a las hipótesis de resistencia a la escasez de recursos y de conservación de calor para explicar la porción del tamaño corporal que es independiente de las relaciones evolutivas. Finalmente, se inspeccionan los efectos que han podido tener sobre el gradiente de tamaño corporal de mamíferos, eventos históricos de dispersión a gran escala como los intercambios bióticos ocurridos durante el Pleistoceno entre Asia y Norte América o entre las Américas. Asimismo, se comparan los patrones de tamaño corporal de los grupos de mamíferos que participaron en los intercambios bióticos con los que no participaron y se documentan sus señales filogenéticas y sus asociaciones con gradientes ambientales. Los resultados informan de una fuerte influencia de los mamíferos alóctonos sobre el gradiente de tamaño corporal de todas las especies, que además está localizada geográficamente. También se encuentran marcadas diferencias entre los tamaños de los grupos de mamíferos autóctonos y alóctonos en cuanto a sus relaciones con el clima y sus señales filogenéticas. Estas diferencias pueden interpretarse en base a la llegada más reciente de las especies alóctonas a Norteamérica y Sudamérica en combinación con dinámicas de conservación de nicho. Los resultados de esta tesis son relevantes en el campo de la macroecología y ponen de manifiesto que la inclusión de procesos evolutivos e históricos es clave para entender los patrones biogeográficos de diversidad. Las relaciones filogenéticas, las asociaciones ancestrales con los paleoclimas, el registro fósil o los intercambios bióticos ocurridos debido a cambios paleogeográficos son factores que deben ser tenidos en cuenta para responder preguntas que nos acerquen a conocer mejor el papel de la conservación de nicho en la configuración de la biota de distintas regiones

Niche conservatism and evolutionary determinants of terrestrial vertebrate diversity patterns

El estudio a gran escala de patrones de diversidad tiene por objeto describir propiedades emergentes de ecosistemas y biotas que en ocasiones no se manifiestan cuando la investigación ecológica se realiza a escalas de detalle. En escalas biogeográficas amplias, los patrones de diversidad son producto de las respuestas de las especies y sus interacciones a las condiciones ambientales actuales y a la variación de las condiciones ambientales en el pasado. Las respuestas a condiciones y cambios ambientales pasados pueden investigarse a partir de fenómenos evolutivos (especiación, extinción) o eventos históricos (dispersión). El estudio integrado de macroecología y macroevolución es incipiente y la comunidad científica aún se encuentra en fase de desarrollar y consensuar metodologías que permitan dicha integración. Esta tesis utiliza cuatro casos de estudio con el objetivo de avanzar en el conocimiento de los mecanismos que generan los patrones de diversidad integrando aspectos contemporáneos, evolutivos e históricos de las biotas. En el desarrollo de la tesis se han generado bases de datos a partir de datos empíricos de diferentes regiones geográficas, que han sido investigadas utilizando sistemas de información geográfica, modelos estadísticos y técnicas de análisis filogenético. Además, como denominador común se ha empleado el enfoque de ensamblaje, que se caracteriza por usar celdas distribuidas uniformemente a lo largo del territorio como unidad de análisis. La elección de este enfoque responde a que todos los patrones y procesos estudiados se expresan geográficamente y por tanto requieren de aproximaciones espacialmente explicitas para su estudio. Con objeto de conseguir una amplia representatividad, los casos de estudio analizan tres patrones de diversidad (v.g. riqueza de especies, tamaño corporal y tamaño del rango geográfico), tres grupos taxonómicos distintos (v.g. reptiles, aves y mamíferos) y tres regiones de estudio diferentes (v.g. Este y Sur de África, Nuevo Mundo y todo el Globo). Lejos de buscar una unificación metodológica, los análisis hacen uso de metodologías adaptadas a la idiosincrasia de las preguntas específicas que tratan de responderse en los casos de estudio que se resumen a continuación. En primer lugar se exploran los patrones de riqueza de especies de cinco grupos de reptiles del Sur y el Este de África y se analizan tanto las relaciones con el clima que observamos en la actualidad, como las probables relaciones ancestrales con los paleoclimas ante los que se originaron esos grupos. Para ello se utiliza la información que proporciona el registro fósil, filogenias datadas y reconstrucciones paleoclimáticas. Encontramos coincidencias entre las condiciones climáticas preferidas en la actualidad y las condiciones climáticas ancestrales para los distintos grupos, lo que sugiere que la conservación de nicho es válida para interpretar los patrones de riqueza de reptiles africanos. En segundo lugar, se investiga el grado en que las relaciones evolutivas entre especies de aves paseriformes oscines son capaces de explicar sus patrones de tamaño de rango geográfico en el Nuevo Mundo. Los patrones de tamaño de rango se documentan para especies migratorias y no migratorias y se descomponen en la parte que es explicada por las relaciones evolutivas y la que es independiente de dichas relaciones, utilizando análisis filogenéticos de partición de la variación. Los resultados sugieren que el tamaño de rango geográfico es moderadamente heredable para este grupo de aves y por tanto la evolución juega un papel a tener en cuenta en su estudio. Además los patrones encontrados para las aves migratorias y no migratorias difieren entre sí, reflejando las dinámicas migratorias y apoyando en general, el efecto de los gradientes climáticos de mesoescala que se producen en regiones montañosas. Las diferencias regionales y la estructura filogenética encontrada en rangos migratorios, hacen pensar que será conveniente incluir otros rasgos biológicos como la capacidad dispersora, para alcanzar una mejor comprensión de los procesos que condicionan la biogeografía del tamaño de rango de oscines. En tercer lugar, se examinan las contribuciones de las relaciones evolutivas basales al gradiente global de tamaño corporal de aves, distinguiendo entre la parte del gradiente que está estructurada filogenéticamente y la parte que es independiente de la filogenia y por tanto podría responder a fenómenos adaptativos por debajo del nivel de familia. En este caso se utilizan además de la partición filogenética de la varianza, regresiones parciales para discernir entre las porciones de la variación del tamaño corporal de aves que se explican por la filogenia, por gradientes ambientales o por ambos de forma simultánea. Los resultados muestran una fuerte influencia de las relaciones evolutivas sobre el gradiente de tamaño corporal. Además señalan a la productividad primaria, bien asociada a la temperatura en el Nuevo Mundo o a la estacionalidad en el Viejo Mundo, como mejor descriptor ambiental para el tamaño de aves. Esto apoya a las hipótesis de resistencia a la escasez de recursos y de conservación de calor para explicar la porción del tamaño corporal que es independiente de las relaciones evolutivas. Finalmente, se inspeccionan los efectos que han podido tener sobre el gradiente de tamaño corporal de mamíferos, eventos históricos de dispersión a gran escala como los intercambios bióticos ocurridos durante el Pleistoceno entre Asia y Norte América o entre las Américas. Asimismo, se comparan los patrones de tamaño corporal de los grupos de mamíferos que participaron en los intercambios bióticos con los que no participaron y se documentan sus señales filogenéticas y sus asociaciones con gradientes ambientales. Los resultados informan de una fuerte influencia de los mamíferos alóctonos sobre el gradiente de tamaño corporal de todas las especies, que además está localizada geográficamente. También se encuentran marcadas diferencias entre los tamaños de los grupos de mamíferos autóctonos y alóctonos en cuanto a sus relaciones con el clima y sus señales filogenéticas. Estas diferencias pueden interpretarse en base a la llegada más reciente de las especies alóctonas a Norteamérica y Sudamérica en combinación con dinámicas de conservación de nicho. Los resultados de esta tesis son relevantes en el campo de la macroecología y ponen de manifiesto que la inclusión de procesos evolutivos e históricos es clave para entender los patrones biogeográficos de diversidad. Las relaciones filogenéticas, las asociaciones ancestrales con los paleoclimas, el registro fósil o los intercambios bióticos ocurridos debido a cambios paleogeográficos son factores que deben ser tenidos en cuenta para responder preguntas que nos acerquen a conocer mejor el papel de la conservación de nicho en la configuración de la biota de distintas regiones

Reverse latitudinal diversity gradients, exceptions that prove the rule?

La mayoría de grupos taxonómicos siguen un Gradiente Latitudinal de Diversidad y son más diversos cuanto más nos acercamos a los trópicos. Sin embargo, existen notables excepciones a este patrón capaces de proporcionar información adicional acerca de los mecanismos que lo generan. Aunque existe una gran variedad de hipótesis destinadas a explicar los gradientes de diversidad, es necesario encontrar mecanismos capaces de explicar simultáneamente el patrón general y sus excepciones. La conservación de nicho y el efecto del tiempo para especiación cumplen con este requisito. Estás hipótesis predicen una mayor diversidad de organismos en aquellos ambientes donde los distintos grupos taxonómicos se originaron y donde habrían contado con mayor tiempo para el proceso de diversificación dado que existe una retención evolutiva de las condiciones ancestrales. En este trabajo, revisamos la literatura científica que ha abordado el estudio de excepciones al Gradiente Latitudinal de Diversidad, discutimos las explicaciones ofrecidas en conexión con la conservación de nicho y ofrecemos ejemplos de cómo la historia biogeográfica puede servir como fuente de información auxiliar para inferir los nichos ancestrales. Si bien es probable que sean muchos los mecanismos que generan los patrones que observamos en la naturaleza, explicaciones como la conservación de nicho y el tiempo para especiación nos acercan a entender cómo se han configurado los patrones de diversidad a grandes escalas a lo largo de la historia evolutiva de los organismos.Most taxonomic groups follow a Latitudinal Diversity Gradient and tend to be more diverse as we approach the tropics. Nevertheless, there are important exceptions to such pattern, which can provide with additional information on the mechanisms that generate it. Despite the large amount of hypotheses proposed to explain diversity gradients, it is still necessary to find hypotheses able to explain both the general pattern and the exceptions to it. Niche conservatism and the time-for-speciation effect meet this requirement by predicting higher diversity of organisms in the environments where they have had longer periods to diversify, based on an evolutionary retention of the conditions under which different taxonomic groups originated. Here we review the scientific literature tackling the study of exceptions to the Latitudinal Diversity Gradient, discuss the explanations for reverse patterns in connection to niche conservatism and offer examples of how biogeographic history can be used as an auxiliary source to infer ancestral niches. While it is likely that multiple mechanisms generate current diversity patterns, explanations such as niche conservatism and time-for-speciation bring us closer to the understanding of how large scale diversity patterns have been configured along the evolutionary history of the organisms.I. Morales-Castilla está financiado por el Programa Integrado de IC&DT (No. 1/SAESCTN/ALENT-07-0224-FEDER-001755). R. García-Valdés está financiado por el proyecto POIC10-0311-0585, de la Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha

The effects of memory strategies on young learners’ vocabulary acquisition

There are fundamental elements in learning a language and developing proficiency. One of those fundamental elements is vocabulary. It is undeniable that vocabulary acquisition plays a paramount role in the interpretation and communication of meaning in general. This study was conducted to investigate the implications of memory strategies in first grade learners’ vocabulary acquisition. A quantitative approach was carried out with the participation of 28 boys from first grade at the Aspaen Gimnasio Cartagena. Three units were designed to teach 48 new words through the planned and explicit use of memory strategies to a group of 13 students (experimental). The same amount of new words was taught to 15 students under conventional vocabulary instructions, involving various and sometimes not consciously planned strategies (control). The instruments used to collect the data for this study were a pre-test and post-test at the beginning and at the end of the intervention, and achievement tests after the application of each memory strategy. The results showed that memory strategy instructions benefit students’ vocabulary breadth.MaestríaMagister en la Enseñanza del Ingle

Usefulness of species traits in predicting range shifts

Information on species’ ecological traits might improve predictions of climate-driven range shifts. However, the usefulness of traits is usually assumed rather than quantified. We present a framework to identify the most informative traits, based on four key range-shift processes: (i) emigration of individuals or propagules away from the natal location, (ii) the distance a species can move, (iii) establishment of self-sustaining populations, and (iv) proliferation following establishment. We propose a framework that categorises traits according to their contribution to range-shift processes. We demonstrate how the framework enables the predictive value of traits to be evaluated empirically, how this categorisation can be used to better understand range shift processes, and illustrate how range shift estimates can be improved

How Healthy Is It to Fortify Cocoa-Based Products with Cocoa Flavanols? A Comprehensive Review

Background: Cocoa’s healthy benefits may be attributed to the potent antioxidant activity of cocoa polyphenols, mainly flavanols, which have been characterised as existing in a high concentration in cocoa. However, the phenolic composition of cocoa and cocoa-derived products is highly variable, and manufacturing processes might significantly reduce their phenolic content. For that reason, the full characterisation of cocoa and cocoa-derived products before evaluating their bioactivity is crucial. The aim of this review is to analyse the available evidence on the effect of flavanol-fortified cocoa-derived products on human health. (2) Methods: Forty-eight clinical trials focused on the health effect of consuming flavanol-fortified drinks, bars and chocolate have been reviewed, with a total of 1523 subjects. (3) Results: Although studies differ widely in methodology, dosage, duration, and target population, beneficial effects of flavanol-rich cocoa consumption have been observed at doses ranging from 45.3 mg/d to 1078 mg/d, especially on cardiovascular health and cognitive function. (4) Conclusions: Considering the high consumption and acceptability of cocoa and cocoa-derived products, the fortification of cocoa products as well as other highly consumed foods with cocoa flavanols could be an effective strategy for health promotionGrant PID2020-114374RB-I00 funded by MCIN/AEI/10.13039/ 501100011033Junta de Andalucía-Consejería de Universidad, Investigación e Innovación—Proyect P21_0077

Molecular cross talk between misfolded proteins in animal models of Alzheimer\u27s and prion diseases.

The central event in protein misfolding disorders (PMDs) is the accumulation of a misfolded form of a naturally expressed protein. Despite the diversity of clinical symptoms associated with different PMDs, many similarities in their mechanism suggest that distinct pathologies may cross talk at the molecular level. The main goal of this study was to analyze the interaction of the protein misfolding processes implicated in Alzheimer\u27s and prion diseases. For this purpose, we inoculated prions in an Alzheimer\u27s transgenic mouse model that develop typical amyloid plaques and followed the progression of pathological changes over time. Our findings show a dramatic acceleration and exacerbation of both pathologies. The onset of prion disease symptoms in transgenic mice appeared significantly faster with a concomitant increase on the level of misfolded prion protein in the brain. A striking increase in amyloid plaque deposition was observed in prion-infected mice compared with their noninoculated counterparts. Histological and biochemical studies showed the association of the two misfolded proteins in the brain and in vitro experiments showed that protein misfolding can be enhanced by a cross-seeding mechanism. These results suggest a profound interaction between Alzheimer\u27s and prion pathologies, indicating that one protein misfolding process may be an important risk factor for the development of a second one. Our findings may have important implications to understand the origin and progression of PMDs

How Healthy Is It to Fortify Cocoa-Based Products with Cocoa Flavanols? A Comprehensive Review.

Background: Cocoa’s healthy benefits may be attributed to the potent antioxidant activity of cocoa polyphenols, mainly flavanols, which have been characterised as existing in a high concentration in cocoa. However, the phenolic composition of cocoa and cocoa-derived products is highly variable, and manufacturing processes might significantly reduce their phenolic content. For that reason, the full characterisation of cocoa and cocoa-derived products before evaluating their bioactivity is crucial. The aim of this review is to analyse the available evidence on the effect of flavanol-fortified cocoa-derived products on human health. (2) Methods: Forty-eight clinical trials focused on the health effect of consuming flavanol-fortified drinks, bars and chocolate have been reviewed, with a total of 1523 subjects. (3) Results: Although studies differ widely in methodology, dosage, duration, and target population, beneficial effects of flavanol-rich cocoa consumption have been observed at doses ranging from 45.3 mg/d to 1078 mg/d, especially on cardiovascular health and cognitive function. (4) Conclusions: Considering the high consumption and acceptability of cocoa and cocoa-derived products, the fortification of cocoa products as well as other highly consumed foods with cocoa flavanols could be an effective strategy for health promotion.Partial funding for open access charge: Universidad de Málag

Factors affecting consumer perception and acceptability of chocolate beverages

The factors influencing consumer acceptability of hot cocoa-based beverages prepared with pure cocoa powders were studied. Five samples originating from various regions were selected, including both alkalized and non-alkalized (natural) cocoa powders, and both regular and fat-reduced cocoa powders. Sensory evaluation of the samples was conducted using a 5-point just-about-right (JAR) scale and a 9-point hedonic scale, with a total of 116 participants involved in the study. Principal Component Analysis (PCA) highlighted the relationship between acceptability and alkalization, fat content, and phenolic composition. Alkalized samples received higher scores than natural ones in color (6.9 vs 5.6), smell (5.9 vs 5.7), flavor (5.8 vs 4.9), texture (6.0 vs 5.7) and overall (6.0 vs 5.2), all acceptability categories, while regular cocoa powders received higher scores than low-fat samples were evaluated less favorably than regular cocoa powder samples in color (6.6 vs 5.8), smell (6.3 vs 5.4), flavor (5.9 vs 4.8), texture (6.2 vs 5.6) and overall (6.1 vs 5.1). Additionally, A phenolic content above 30 g GAE/kg d.w. resulted in decreased the preference. Comprehensive insights on the effect of fat reduction and alkalization process on the physicochemical and sensory properties of cocoa are provided, contributing to the intricate array of factors influencing the acceptability of cocoa products. It is important to note that the origin may also influence cocoa composition, underscoring the need for further studies to explore this variable

Genetic Landscape of Nonobstructive Azoospermia and New Perspectives for the Clinic

We thank Alejandro Fernández Sevilla for his valuable help in the development of Figure 2 of this review. The authors were funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness through the Spanish National Plan for Scientific and Technical Research and Innovation (ref. SAF2016-78722-R) and the “Ramón y Cajal” program (ref. RYC-2014-16458).Nonobstructive azoospermia (NOA) represents the most severe expression of male infertility, involving around 1% of the male population and 10% of infertile men. This condition is characterised by the inability of the testis to produce sperm cells, and it is considered to have an important genetic component. During the last two decades, di erent genetic anomalies, including microdeletions of the Y chromosome, karyotype defects, and missense mutations in genes involved in the reproductive function, have been described as the primary cause of NOA in many infertile men. However, these alterations only explain around 25% of azoospermic cases, with the remaining patients showing an idiopathic origin. Recent studies clearly suggest that the so-called idiopathic NOA has a complex aetiology with a polygenic inheritance, which may alter the spermatogenic process. Although we are far from a complete understanding of the molecular mechanisms underlying NOA, the use of the new technologies for genetic analysis has enabled a considerable increase in knowledge during the last years. In this review, we will provide a comprehensive and updated overview of the genetic basis of NOA, with a special focus on the possible application of the recent insights in clinical practice.Funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness through the Spanish National Plan for Scientific and Technical Research and Innovation (ref. SAF2016-78722-R) and the “Ramón y Cajal” program (ref. RYC-2014-16458)