Rapid Transition towards the Division of Labor via Evolution of Developmental Plasticity

A crucial step in several major evolutionary transitions is the division of labor between components of the emerging higher-level evolutionary unit. Examples include the separation of germ and soma in simple multicellular organisms, appearance of multiple cell types and organs in more complex organisms, and emergence of casts in eusocial insects. How the division of labor was achieved in the face of selfishness of lower-level units is controversial. I present a simple mathematical model describing the evolutionary emergence of the division of labor via developmental plasticity starting with a colony of undifferentiated cells and ending with completely differentiated multicellular organisms. I explore how the plausibility and the dynamics of the division of labor depend on its fitness advantage, mutation rate, costs of developmental plasticity, and the colony size. The model shows that the transition to differentiated multicellularity, which has happened many times in the history of life, can be achieved relatively easily. My approach is expandable in a number of directions including the emergence of multiple cell types, complex organs, or casts of eusocial insects

Heritable determinants of male fertilization success in the nematode Caenorhabditis elegans

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Sperm competition is a driving force in the evolution of male sperm characteristics in many species. In the nematode <it>Caenorhabditis elegans</it>, larger male sperm evolve under experimentally increased sperm competition and larger male sperm outcompete smaller hermaphrodite sperm for fertilization within the hermaphrodite reproductive tract. To further elucidate the relative importance of sperm-related traits that contribute to differential reproductive success among males, we quantified within- and among-strain variation in sperm traits (size, rate of production, number transferred, competitive ability) for seven male genetic backgrounds known previously to differ with respect to some sperm traits. We also quantified male mating ability in assays for rates of courtship and successful copulation, and then assessed the roles of these pre- and post-mating traits in first- and second-male fertilization success.</p> <p>Results</p> <p>We document significant variation in courtship ability, mating ability, sperm size and sperm production rate. Sperm size and production rate were strong indicators of early fertilization success for males that mated second, but male genetic backgrounds conferring faster sperm production make smaller sperm, despite virgin males of all genetic backgrounds transferring indistinguishable numbers of sperm to mating partners.</p> <p>Conclusions</p> <p>We have demonstrated that sperm size and the rate of sperm production represent dominant factors in determining male fertilization success and that <it>C. elegans </it>harbors substantial heritable variation for traits contributing to male reproductive success. <it>C. elegans </it>provides a powerful, tractable system for studying sexual selection and for dissecting the genetic basis and evolution of reproduction-related traits.</p

Angiogenesis and lymphangiogenesis are downregulated in primary breast cancer

Angiogenesis and lymphangiogenesis are considered to play key roles in tumour growth, progression and metastasis. However, targeting tumour angiogenesis in clinical trials showed only modest efficacy. We therefore scrutinised the concept of tumour angiogenesis and lymphangiogenesis by analysing the expression of crucial markers involved in these processes in primary breast cancer. Methods: We analysed the expression of angiogenic, lymphangiogenic or antiangiogenic factors, their respective receptors and specific markers for endothelial and lymphendothelial cells by quantitative real-time RT-PCR in primary breast cancer and compared the expression profiles to non-cancerous, tumour-adjacent tissues and breast tissues from healthy women. Results: We found decreased mRNA amounts of major angiogenic and lymphangiogenic factors in tumour compared to healthy tissues, whereas antiangiogenic factors were upregulated. Concomitantly, angiogenic and lymphangiogenic receptors were downregulated in breast tumours. This antiangiogenic, antilymphangiogenic microenvironment was even more pronounced in aggressive tumours and accompanied by reduced amounts of endothelial and lymphatic endothelial cell markers. Conclusion: Primary breast tumours are not a site of highly active angiogenesis and lymphangiogenesis. Selection for tumour cells that survive with minimal vascular supply may account for this observation in clinical apparent tumours

Collaborating to Compete: Blood Profiling Atlas in Cancer (BloodPAC) Consortium

Peer Reviewedhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/136731/1/cpt666.pdfhttps://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/136731/2/cpt666_am.pd

Salt restriction in kidney disease—a missed therapeutic opportunity?

The importance of salt restriction in the treatment of patients with renal disease has remained highly controversial. In the following we marshal the current evidence that salt plays a definite role in the genesis of hypertension and target organ damage, point to practical problems of salt restriction, and report on novel pathomechanisms of how salt affects blood pressure and causes target organ damage

Caratterizzazione di alcuni siti della rete accelerometrica nazionale al fine di individuare la risposta sismica locale

Le indagini geotecniche finalizzate alla stima della risposta sismica locale si limitano molto spesso ai primi 30 m di profondità, valore che è diventato uno standard per la classificazione delle caratteristiche di un sito. Negli anni ’90 Borcherdt (1994) e Martin e Dobry (1994) suggerirono 30 m come la profondità standard di indagine per la verifica delle strutture. Boore et al. (1993, 1994, 1997) e Boore e Joyner (1997) basarono le regressioni per il calcolo delle leggi predittive del moto del suolo sullo stesso parametro. Nel 1997 negli Stati Uniti il National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP) nella stesura delle norme tecniche per le costruzioni in zona sismica (FEMA, 1997) utilizza per la prima volta il parametro Vs30 come indice per la classificazione dei suoli, con lo scopo di definirne l’amplificazione. Le norme tecniche per le costruzioni in zona sismica della comunità Europea, EC8 (ENV, 1998) ente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le VS,30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. raccomandano lo stesso parametro per suddividere i terreni, anche se le classi differiscono in parte dalla classificazione NEHRP. Infine, anche in Italia, le Norme Tecniche per le Costruzioni (Normative Tecniche per le Costruzioni, Gazzetta Ufficiale del 14/01/2008) adottano la stessa suddivisione dei terreni adottata dall’EC8.L’attendibilità della velocità delle onde di taglio nei primi 30 m (VS,30) come estimatore della risposta sismica di un sito, in termini di frequenza e amplificazione, è tuttavia molto discussa.Innanzitutto il parametro è stato ricavato unicamente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le Vs30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. I valori risultano effettivamente molto dispersi, ma questo risultato può essere spiegato col fatto che non tutte le classi di sito hanno frequenza di risonanza compreso in questo intervallo di frequenza. Perciò per alcuni siti la media è stata calcolata nell’intorno della frequenza di risonanza (sulle amplificazioni massime), mentre per altri è stata calcolata sulle armoniche superiori, che hanno ampiezze minori. Lavori eseguiti con dati provenienti da altre regioni sottolineano come le Vs30 non siano buoni estimatori per la predizione di amplificazioni in bacini profondi (Park & Hashash, 2004), per la stima delle amplificazioni in altre regioni (Stewart et al., 2003) o in presenza di inversioni di velocità (Di Giacomo et al., 2005). Uno studio recente, eseguito su dati giapponesi (Zhao et al., 2006) si è evitato l’uso della Vs30 perché strati spessi di terreno rigido posti sopra il substrato roccioso amplificano il moto di lungo periodo, mentre gli strati sottili e soffici tendono ad amplificare il moto di corto periodo: ciò significa che la VS,30 non può rappresentare il periodo predominante del sito, dato che si basa solo sugli strati superficiali. Secondo Mucciarelli e Gallipoli (2006) il confronto tra l’amplificazione sismica al sito e la Vs30 mostra che quest’ultimo parametro non è adeguato per spiegare gli effetti di sito osservati in Italia a causa delle situazioni geologiche particolari che sono diffuse nel nostro paese. La figura 1.2 mostra la distribuzione dell’ampiezza rispetto alla classe di sito, in cui si vede che le classi sono mal discriminate e le mediane delle classi A e B (indicate dalla linea nera) sono uguali. È però necessario notare che questo grafico è stato costruito utilizzando le ampiezze ricavate col metodo dei rapporti spettrali H/V, ma in letteratura (Bard, 1999) è dimostrato che tali rapporti spettrali permettono di stimare la frequenza di risonanza, ma falliscono nella stima del valore di amplificazione. In particolare la Vs30 sottostima gli effetti locali ai siti con inversione di velocità e li sovrastima in siti con bacini profondi. La Vs30 sembra fornire dei buoni risultati solo in siti che abbiano un profilo di velocità monotono, crescente con la profondità e un forte contrasto di impedenza nella prima decina di metri. Questo studio si propone di verificare l’attendibilità della velocità delle onde di taglio valutate nei primi 30 m come estimatore della risposta sismica di un sito. Per questo scopo sono state selezionate 45 stazioni della Rete Accelerometrica Nazionale, di cui si conoscono i profili stratigrafici e i profili di velocità delle onde di taglio e di compressione. Inoltre sono state raccolte le registrazioni strong motion relative ai terremoti registrati da queste stazioni. Gli effetti di sito sono stati valutati in due modi: · Le registrazioni sono state utilizzate per calcolare i rapporti spettrali H/V per ricavare la frequenza fondamentale propria di ciascun sito (f0) e il relativo valore di amplificazione; · I profili di velocità delle onde di taglio sono serviti per ricavare il modello teorico monodimensionale per il calcolo della funzione di trasferimento del sito, eseguito per mezzo del modello proposto da Haskell e Thomson (Haskell, 1953, Thomson 1950), da cui ricavare la f0 e l’amplificazione. I valori ottenuti con i due metodi sono stati poi confrontati per verificare la congruenza dei risultati. I profili di velocità hanno permesso di classificare le stazioni utilizzando la velocità media delle onde di taglio nei primi 30 m (Vs30), secondo la normativa italiana. I risultati ottenuti dalla valutazione della risposta di ciascun sito, espressi in termini di frequenza fondamentale e amplificazione, sono stati correlati con la rispettiva classe di sito per verificare l’attendibilità del parametro delle Vs30 come estimatore degli effetti di sito