Reactivation of Microbial Strains and Synthetic Communities After a Spaceflight to the International Space Station: Corroborating the Feasibility of Essential Conversions in the MELiSSA Loop

To sustain human deep space exploration or extra-terrestrial settlements where no resupply from the Earth or other planets is possible, technologies for in situ food production, water, air, and waste recovery need to be developed. The Micro-Ecological Life Support System Alternative (MELiSSA) is such a Regenerative Life Support System (RLSS) and it builds on several bacterial bioprocesses. However, alterations in gravity, temperature, and radiation associated with the space environment can affect survival and functionality of the microorganisms. In this study, representative strains of different carbon and nitrogen metabolisms with application in the MELiSSA were selected for launch and Low Earth Orbit (LEO) exposure. An edible photoautotrophic strain (Arthrospira sp. PCC 8005), a photoheterotrophic strain (Rhodospirillum rubrum S1H), a ureolytic heterotrophic strain (Cupriavidus pinatubonensis 1245), and combinations of C. pinatubonensis 1245 and autotrophic ammonia and nitrite oxidizing strains (Nitrosomonas europaea ATCC19718, Nitrosomonas ureae Nm10, and Nitrobacter winogradskyi Nb255) were sent to the International Space Station (ISS) for 7 days. There, the samples were exposed to 2.8 mGy, a dose 140 times higher than on the Earth, and a temperature of 22 degrees C +/- 1 degrees C. On return to the Earth, the cultures were reactivated and their growth and activity were compared with terrestrial controls stored under refrigerated (5 degrees C +/- 2 degrees C) or room temperature (22 degrees C +/- 1 degrees C and 21 degrees C +/- 0 degrees C) conditions. Overall, no difference was observed between terrestrial and ISS samples. Most cultures presented lower cell viability after the test, regardless of the type of exposure, indicating a harsher effect of the storage and sample preparation than the spaceflight itself. Postmission analysis revealed the successful survival and proliferation of all cultures except for Arthrospira, which suffered from the premission depressurization test. These observations validate the possibility of launching, storing, and reactivating bacteria with essential functionalities for microbial bioprocesses in RLSS

Indicators and determinants of cryptogamic epiphyte diversity

Biodiversiteit is wereldwijd bedreigd door menselijke activiteiten. Niettegenstaande er in de hedendaagse maatschappij geavan ceerde technologische middelen ter beschikking zijn, weet de mens verras send weinig over de biogeografische patronen van de meeste soorten op Aa rde. Dit geldt in het bijzonder voor cryptogamen zoals mossen en lichene n. Naast een gebrek aan interesse en beperkte financiering, zijn ook met hodologische problemen inzake biodiversiteitsonderzoek oorzaak van het f alen van een grondige biodiversiteitskartering. Ecologen worstelen met d e onprettige gedachte dat het onmogelijk is om biodiversiteit over grote afstanden heen nauwkeurig te duiden (hier wordt naar verwezen als Gast ons dilemma ). Abundantie-occupantierelaties brachten dit schijnbaar nie t te vermijden dilemma aan het licht: de afweging tussen relatief onnauw keurige maar grootschalige onderzoeken enerzijds en lokale detailinspect ies anderzijds. Deze studie tracht oplossingen aan te reiken door het ge bruik van biodiversiteitsurrogaatmethoden en door het beter begrijpen va n ecologische determinanten van soortverspreidingspatronen. De hier best udeerde organismen zijn cryptogame epifyten, nl. mossen en macrolichenen op levende bomen, en de biodiversiteit heeft enkel betrekking op deze g roep. Zij bieden bepaalde methodologische voordelen en werden in het ver leden slechts weinig bestudeerd in deze context. Het centrale studiegebied is het stroomafwaartse deel van de relatief vo chtige riviervallei van de Grote Nete (Vlaanderen). Het hoofddoel is zoe ken naar geschikte indicatoren voor en gerelateerde determinanten van de cryptogame epifytendiversiteit (mossen en macrolichenen), om zo op een meer efficiënte wijze te detecteren waar cryptogame epifytendiversiteit voorkomt en waarom. Hierbij zijn de efficiëntie en de effectiviteit van indicatoren van primordiaal belang. Indicatortaxa alsook milieu-indicato ren worden geselecteerd. De achterliggende ecologische determinanten en milieudeterminanten worden vastgesteld en gekoppeld aan de functionele k enmerken van de soorten. Bovendien wordt de ecologie van sommige biodive rsiteitsindicatorsoorten in meer detail onderzocht. Daarnaast besteden w e speciale aandacht aan methodologische problemen en mogelijke oplossing en. Verschillende ruimtelijke schaalniveaus worden expliciet in rekening gebracht. Enkele modellen, afgeleid uit gegevens afkomstig van het cent rale studiegebied, worden gevalideerd via testlokaties verspreid in Vlaa nderen (om de toepasbaarheid aan te tonen). De resultaten tonen aan dat de cryptogame epifytendiversiteit vooral bep aald wordt door luchtvochtigheidsniveaus en vochtige habitats; in het bi jzonder jonge, natte bossen met breedbladige wilgen. Onverwacht en in te genstelling met de ecologische continuïteitshypothese, dragen oude bosse n en oude bomen niet bij tot een grotere epifytendiversiteit in het stud iegebied. De synthese van functionele plantentypes, meteen de eerste pog ing waar mossen en macrolichenen geïntegreerd worden, toont het grote be lang aan van kenmerken m.b.t. waterrelaties. Levensverwachting is hierbi j enkel van weinig belang. Deze studies omtrent determinanten en functio nele types onderstrepen de algemeen belangrijke invloed van vochtigheid (dit heeft gevolgen voor surrogaatmethoden gebruikt voor cryptogame epif ytendiversiteit). Om de cryptogame epifytendiversiteit te voorspellen door middel van indi catortaxa -die lineair gecorreleerd zijn met de soortendiversiteit- ontw ikkelen we een nieuwe methodologie. Daartoe focussen we op geneste prese ntie-absentiegegevens (heel relevant in ecologie en natuurbehoud) en ton en we aan dat het mogelijk is om via correlatiebiplots een onderscheid t e maken tussen gegevens die geschikt zijn en andere die ongeschikt zijn voor verdere indicatoranalyse. Hiervoor worden biplotpatronen in verband gebracht met de mate waarin de matrices een geneste structuur vertonen. Vanuit artificiële matrices met een perfect geneste structuur leiden we regels af die het mogelijk maken om een set van indicatortaxa te select eren die niet alleen op statistisch vlak maar ook meer in het algemeen b evredigend zijn (met inachtneming van de algemene efficiëntie en effecti viteit van de indicatoren). De biplotbegeleide indicatoranalyse met of z onder multipele regressie leidt tot goede resultaten, d.w.z. lage standa ardfouten bij voorspellingen. Door het combineren van indicatortaxa met voorspellende milieuvariabelen , is het mogelijk om de variantie in cryptogame epifytendiversiteit bijn a volledig te verklaren en soortenrijkdom met zeer hoge nauwkeurigheid t e voorspellen. De resultaten geven dan ook aan dat grootschalige voorspe lling van biodiversiteit met hoge nauwkeurigheid mogelijk is. Dit biedt nieuwe perspectieven voor de monitoring van cryptogame organismen zoals mossen en (macro)lichenen. De resultaten van voorspellingen van verspreidingspatronen van individue le soorten variëren sterk van soort tot soort. Hoe dan ook kunnen tal va n verspreidingspatronen van (vrij) algemene soorten met relatief hoge na uwkeurigheid voorspeld worden. Onze resultaten contrasteren met vroegere bevindingen die weergeven dat algemene soorten moeilijk te voorspellen zijn. Deze laatste idee werd aangewakkerd door een foutief gebruik van d e kappastatistiek en van correcte classificatieverhoudingen in de ecol ogie. Deze statistieken zijn sterk afhankelijk van de frequentie van soo rten en beïnvloeden de resultaten op ongehoorde wijze. Resultaten in dez e thesis tonen aan dat een interspecifieke evaluatie van de voorspelbaar heid van soorten gebaseerd zou moeten zijn op een meting van de goodnes s-of-fit , op zijn minst wanneer inherente (en dus frequentie-onafhankel ijke) kenmerken van soorten worden beschouwd. In de praktijk vertonen ve rschillende indicatortaxa een hoog voorspelbaarheidspotentieel. Drie van deze indicatortaxa zijn levermossen, nl. Frullania dilatata, Metzgeria furcata en Radula complanata. Een studie van de leeftijdsstructuur van deze soorten onthult dat zij habitats koloniseren enkele jaren voor dat deze habitats een maximaal niveau in soortenrijkdom bereiken. Het ve rouderingsproces van de populaties lijkt verband te houden met het ontwi kkelingsstadium van hun habitat, met waarschijnlijk een afnemend aantal jonge planten en een kleiner wordende soortenrijkdom als teken van versl echterende milieucondities. Als besluit kan men stellen dat de surrogaatbenadering succesvol is omda t het een antwoord geeft op Gastons dilemma . Biodiversiteit (van crypt ogamen) kan wel degelijk voorspeld worden over grote afstanden met een r elatief hoge nauwkeurigheid. Bovendien kunnen surrogaatmethoden succesvo l gebruik maken van algemene soorten die op zich niet noodzakelijk moeil ijk te voorspellen zijn. In verder onderzoek zou meer aandacht moeten be steed worden aan de ecologie en metapopulatiedynamiek van indicatorsoort en.status: publishe

Sex ratios of the tick Ixodes arboricola are strongly female-biased, but there are no indications of sex-distorting bacteria

International audienceStudies on sex ratio are of fundamental importance for understanding the biology of populations and biological control of pests and pathogens. In most Ixodes tick species, only females feed in the adult stage and, hence, contribute to pathogen transmission. The tree-hole tick Ixodes arboricola infests cavity-nesting birds and has limited dispersal possibilities. It plays an important role in the maintenance of zoonotic disease cycles. Here, we quantified the sex ratio of 718 adult I. arboricola ticks obtained from a laboratory stock at nine distinct periods (cohorts) from 2008 to 2015. In addition, we screened 93 specimens, collected from four study sites in 2011 and 2012, for the presence of six maternally inherited bacterial parasites known to manipulate arthropod sex ratios. We found significantly female-biased sex ratios in seven out of nine cohorts. There were no infections with members of the Wolbachia, Arsenophonus or Cardinium bacterial genera, whereas 96.8% of the screened ticks were infected with Rickettsia vini, 22.6% with Rickettsiella sp., and 14.0% with Spiroplasma ixodetis. Male and female I. arboricola were found equally infected. Our results suggest skewed sex ratios in I. arboricola are not caused by these bacterial infections, although there may be other, untested candidates driving sex ratios. Alternatively, female-biased sex ratios may be an adaptation in females to high local densities and low dispersal, where the production of daughters has a selective advantage because a few sons can fertilise all daughters

A Revised Phylogeny of the Mentha spicata Clade Reveals Cryptic Species

The genus Mentha is taxonomically and phylogenetically challenging due to complex genomes, polyploidization and an extensive historical nomenclature, potentially hiding cryptic taxa. A straightforward interpretation of phylogenetic relationships within the section Mentha is further hindered by dominant but outdated concepts on historically identified hybrid taxa. Mentha spicata is traditionally considered to be of hybrid origin, but the evidence for this is weak. Here, we aim to understand the phylogenetic relationships within the section Mentha using large sample sizes and to revisit the hybrid status and identity of M. spicata. We show that two of three traditional species in the subsection Spicatae are polyphyletic, as is the subsection as a whole, while the real number of cryptic species was underestimated. Compared to previous studies we present a fundamentally different phylogeny, with a basal split between M. spicata s.s. and M. longifolia s.s. Cluster analyses of morphological and genotypic data demonstrate that there is a dissociation between morphologically and genotypically defined groups of samples. We did not find any evidence that M. spicata is of hybrid origin, and we conclude its taxonomic status should be revised. The combination of genetic and phenotypic information is essential when evaluating hyperdiverse taxonomic groups