Factors determining vertebrate roadkills

Nas últimas décadas, o incremento do número e extensão das rodovias tem contribuído para o declínio da biodiversidade em todo o mundo, principalmente devido à fragmentação dos habitats, perda de conectividade, e mortalidade da fauna selvagem por atropelamento. No nosso estudo, foram registados 1922 atropelamentos de vertebrados em dois anos diferentes (1326 em 1996 e 596 em 2005) num troço de 26 km entre Portalegre e Monforte de um itinerário principal (IP2). Os dados foram agrupados em sete grupos faunísticos: anfíbios, répteis, carnívoros, “mamíferos presa” (pequenos mamíferos e lagomorfos), ouriços-cacheiros, corujas e passeriformes. A identificação dos factores que mais influenciam a mortalidade de vertebrados foi efectuada através de uma análise de redundância e partição da variância, agrupando-se as variáveis em três grupos: uso dos solos, métrica da paisagem e as coordenadas espaciais dos sectores onde foram registados os atropelamentos (localização). Entre os dois anos, avaliaram-se também possíveis diferenças nos padrões de mortalidade, considerando as mudanças ao nível climático e de intensidade de tráfego. A variância explicada em 1996 (67.5%) foi maior do que em 2005 (48.7%). Os padrões de mortalidade foram diferentes entre os anos para o total dos vertebrados, anfíbios e ouriços. A variável mais importante, em ambos os anos, foi a distância ao Parque Natural da Serra de São Mamede (DPark). O número de atropelamentos foi gradualmente menor de norte para sul, coincidindo com um afastamento em relação aos limites do Parque Natural. A mortalidade rodoviária foi maior em áreas de montado e olivais, que estão concentradas na parte norte do troço. Em 2005, um dos anos mais secos em Portugal nas últimas décadas, outras variáveis como a distância a albufeiras (Ddam) foram significativas na explicação da mortalidade, o que sugere uma maior influência da disponibilidade hídrica nesse ano. A intensidade de tráfego foi cerca de 2.5 vezes maior em 2005, o que também pode explicar os aumentos de mortalidade de alguns dos grupos, como o ouriço-cacheiro, que foi quatro vezes superior em 2005. Por outro lado, o número de atropelamentos de anfíbios foi seis vezes menor. Este estudo foi o primeiro que usou a partição da variância, para avaliar o contributo dos diversos grupos de variáveis nos padrões de atropelamento de vertebrados. Esta informação permitirá, no futuro aumentar a eficácia da implementação de medidas mitigadoras; Factors determining vertebrate roadkills Abstract: In the last decades, the sudden growth of road construction has threatened biodiversity all over the world, through habitat fragmentation, reduction in connectivity and wildlife roadkills. In our study we detected 1922 vertebrate roadkills during two different years (1326 in 1996 and 596 in 2005) in a 26 km main road stretch (IP2) between Portalegre and Monforte. We grouped the data into seven ecological groups: amphibians, reptiles, carnivores, “prey mammals” (small mammals and lagomorphs), hedgehogs, owls and passerines. The factors determining vertebrate roadkills were evaluated through redundancy analysis and variance partitioning techniques. For the analysis, variables were grouped into three sets: land cover, landscape metrics and spatial coordinates (location). We also evaluated possible differences in roadkill patterns among years, considering climatic conditions and traffic intensity changes. The variance explained in 1996 (67.5%) was greater than in 2005 (48.7%). The roadkills patterns were different between years for total vertebrates, amphibians and hedgehogs. The most important variable, on both years, was the distance to the Natural Park of Serra de São Mamede (DPark). The roadkills decrease as we move from north to south, departing from the Natural Park. Roadkills were higher on forested areas as “montado” and olive groves, concentrated in the north part of the road stretch. In 2005, one of the driest years in Portugal in the last decades, other variables such as distance to water reservoirs (Ddam) were significant in determining roadkills, suggesting a greater water dependence on this year. Traffic intensity was 2.5 times higher in 2005, which could explain the increase of roadkills for some vertebrate groups, as hedgehogs, for which number roadkilled were four times higher in 2005. On the other hand, amphibian’s roadkills were six times lower. To our knowledge, this study was the first one that used variance partitioning to evaluate the contribution of single variable sets on vertebrate roadkills patterns. That information, in the future, may be helpful to enhance the effectiveness of mitigation measures

ITED – 3ª edição 2015: manual evolutivo e reconstrutivo

Ao longo das últimas décadas Portugal tem assistido a um abrandamento na construção civil e, naturalmente, na construção de edificado novo. Porém, subsiste a necessidade de requalificar os edifícios já existentes que serão, indubitavelmente, o grande nicho de negócio nas décadas vindouras. Paralelamente, a legislação e as especificações e prescrições técnicas das diversas instalações específicas, designadamente as Infraestruturas de Telecomunicações em Edifícios (ITED), devem convergir para a harmonização com as Normas Europeias e adaptadas à realidade económica do país. Assim, é com naturalidade que se prevê uma nova edição do Manual ITED (a 3ª Edição) para o próximo ano de 2015 que vise fundamentalmente, a atualização das especificações e prescrições técnicas à realidade tecnológica atual (e futura), à normalização europeia e uma convergência com a real situação económica portuguesa. O presente artigo propõem, de uma forma sucinta, evidenciar as principais alterações decorrentes da proposta do novo enquadramento das Infraestruturas de Telecomunicações em Edifício (ITED) a ser criada pela 3ªEdição do respetivo Manual

Do market indices overreact?

Mestrado em FinançasEntende-se por sobreajustamento de mercado quando o optimismo (pessimismo) por parte dos investidores leva a que o preço da ação de uma empresa suba (desça) de tal forma que esta é considerada vencedora (perdedora), num período compreendido de 3 a 5 anos. Esta dissertação estuda a hipótese de sobreajustamento nos índices de mercado. Utilizando dados mensais de dezembro 1970 a dezembro 2018 de 49 índices internacionais da Morgan Stanley Capital, foi estudada a hipótese de sobreajustamento nos índices de Mercado para períodos de 3 e 5 anos. Ao invés de retornos cumulativos os retornos foram calculados segundo a metodologia de investimento passivo com o intuito de evitar enviesamentos. Foram encontradas fortes reversões dos retornos para períodos de investimento de 3 anos, e estatisticamente significativos. Quando implementada a estratégia de comprar os maiores perdedores e vender os maiores vencedores apenas em índices de mercados desenvolvidos, encontra-se igualmente evidência para a hipótese de sobreajustamento, ainda que os retornos sejam menos expressivos do ponto de vista económico. Foi igualmente encontrada evidência para a hipótese de sobreajustamento quando se considera períodos de investimento de 5 anos, com resultados estatisticamente significativos. Os perdedores não só têm rendibilidades superiores aos ganhadores, como apresentam menos risco. Independentemente do período de investimento, anos da amostra ou do tipo de mercado o Beta do portfólio de perdedores foi, em média, inferior ao do portfólio de vencedores. Não obstante estes resultados, a hipótese de sobreajustamento aparenta não ser estacionária no tempo.Investors are told to be overreacting when their sentiment drives the price of a certain security up (down) enough to make it the biggest winner (loser), in most cases considering this overreaction period as long as 3 or 5 years. This dissertation studies the overreaction hypothesis in market indices. Using end of month data from December 1970 to December 2018 from 49 Morgan Stanley Capital International Indices we studied the overreaction hypothesis on Market Indices for 3- and 5-years investment periods. Instead of Cumulative Average Returns the returns were computed as Holding Period Returns to avoid the upward bias. We found strong return reversals for 3-year investment periods, which were statistically significant at a 5% significant level. However, the returns might be weaker depending on the time period we consider. When implemented only in developed markets there is still evidence supporting the overreaction hypothesis, although the excess returns are economically weaker. Evidence for the overreaction hypothesis was also found when 5-year investment periods were considered. Not only did losers outperform winners, but they were also less risky than winners. Regardless of the market, investment period and/or time-period considered, losers' portfolio beta was always smaller than the winners' portfolio beta. Notwithstanding these results, the overreaction strategy is sensitive to the time periods considered which highlights the possibility that the overreaction strategy success it's not time stationary.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

Traction and charging systems for an electric motorcycle

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Eletrónica Industrial e Computadores (área de especialização em Electrotecnia e Sistemas de Energia)With the current mobility paradigm, it is proven that excessive energy consumption and low energy efficiency are harming the planet and deteriorating human life conditions. Therefore it is required to substitute Internal Combustion Engines (ICEs) for electric motors and consequently shift gradually to fully electric vehicle (EV) fleets. The electrification of mobility is one of the most researched topics in all technology fields. These efforts put society closer to achieve energy sustainability and reduce the negative human impact on the environment. With this, low energy consumption vehicles such as electric motorcycles (EMs) are a very viable solution to reduce energy consumption. Due to their low power and weight, EMs have high energy efficiency and are optimized for urban transit. In this context, it becomes necessary to develop systems and prototypes common to any EV. Therefore the focus of this thesis is to implement motor traction and battery charging systems for an EM. One of the most important characteristics of an electric traction system is the possibility of applying regenerative braking. Regenerative braking converts the mechanical energy, otherwise dissipated by conventional brakes, into reusable energy that is sent back to the batteries. This process occurs due to the operation of the traction system’s power converter and improves greatly the energy efficiency of the EV. Besides, is proposed that the traction system’s input is a hand accelerator that can control the motor speed/torque. The charging system acts as an interface between the power grid and the motorcycle system. In applications such as EV charging, it is important to ensure power quality in order to maintain the developed system and the power grid healthy. With this, the first stage of the charger is AC-DC rectification and besides regulating the DC-link voltage should also act as a Power Factor Corrector (PFC) and compensate current harmonics. Secondly, the charger system should be able to regulate and control the charging process by maintaining a constant current, voltage, or temperature. The charger should also ensure the battery’s safety, and offer the possibility of regulating the charging speed. This document, details the development of traction and charger systems from the state of the art research and topologies presentation, to the computational simulations, and respective experimental tests/validation.Com o paradigma da mobilidade é evidente que o consumo excessivo de energia proveniente de combustíveis fosseis está a prejudicar o planeta. Por conseguinte, é necessário substituir os Motores de Combustão Interna (MCI) por motores eléctricos e, consequentemente, transitar gradualmente para frotas de veículos 100% elétricos (VE). A eletrificação da mobilidade é um dos tópicos com mais investimento em investigação de todos os campos tecnológicos. Estes esforços aproximam a sociedade para alcançar a sustentabilidade energética e reduzir o impacto humano no ambiente através da extração de combustíveis fósseis. Com isto, veículos de baixo consumo energético, tais como motociclos eléctricos (ME), são uma solução muito viável. Devido à sua baixa potência e peso, os MEs possuem elevada eficiência energética e são optimizados para o trânsito urbano.. Neste contexto, torna-se necessário o desenvolvimento de sistemas e protótipos comuns a qualquer EV. Portanto, o foco desta dissertação é a implementação dos sistemas de tração para um motor e de carregamento de baterias para um ME. Uma das características mais importantes de um sistema de tracção elétrica é a possibilidade de aplicar travagem regenerativa. A travagem regenerativa converte a energia mecânica, de outro modo dissipada pelos travões convencionais, em energia reutilizável que é reenviada para as baterias. Este processo ocorre devido ao funcionamento do conversor do sistema de tracção e aumenta a eficiência energética do VE. Além disso, é proposto que o sistema de tracção seja controlado através de um acelerador manual que pode controlar a velocidade/torque do motor. O sistema de carregamento actua como interface entre a rede elétrica e o motociclo. Em aplicações como o carregamento de VEs, é importante assegurar a qualidade da energia tanto do sistema desenvolvido como da rede de elétrica. Com isto, a primeira fase do carregador, para além de regular a tensão DC, deve também actuar como corrector do factor de potência (PFC). Em segundo lugar, o sistema carregador deve ser capaz de regular e controlar o processo de carregamento mantendo uma corrente, tensão ou temperatura constantes. O carregador, para além de fazer a interface entre o DC-link e a bateria, deve oferecer a possibilidade de regular a taxa de carregamento. Este documento, detalha o desenvolvimento de sistemas de tracção e carregamento desde a investigação e apresentação das topologias mais utilizadas, até às simulações computacionais, e respectivos testes experimentais/validação

CSPP : measuring the announcement impact

We analyze the impact of the European Central Bank (ECB) announcement regarding the start of direct corporate bond purchases through the Corporate Sector Purchase Programme (CSPP). For the Euro area the announcement led to a generalized yield decrease. Through a Difference-in-Differences (DiD) methodology, we document that the impact of the announcement on non-eligible bonds’ yields was greater than on eligible ones. When controlling at credit rating and country level, the evidence that the announcement caused a partial mitigation on the decrease of eligible bonds’ yields is even greater. Thus our analysis provides support for a dominance of CSPP indirect effect and evidence in support of the portfolio rebalancing theory. For the case of Portugal, the announcement had a more positive effect over CSPP-eligible securities

Agriculture and development in Angola: An assessment of agricultural policy since the end of the civil war

This dissertation has the goal to answer the following research question: “What were the outcomes of the Angolan agricultural policies since the end of the civil war?”. This theme has a significant importance because it will help to understand how Angolan agricultural activity developed after the war, in an oil dependency context. Data for this dissertation was collected by government plans that include policies and goals for agriculture and reports concerning agricultural performance as well as some information related to agricultural credit and GDP structure published by the Angolan National Bank. It will be possible to notice that the theoretical path to design agricultural policies in Angola was made in a correct way. Nonetheless, results give the sensation that theory was not enough. Agricultural activity in Angola showed difficulty to develop and the main causes include lack of trained human resources, technology, research and credit stimulus to farmers. In a country with significant agriculture potential, it seems to be essential to analyse a better way to put policies in practice.Esta dissertação tem o objetivo de responder à seguinte questão de investigação: “Quais foram os resultados das políticas agrícolas angolanas desde o fim da guerra civil?”. Este tema tem uma importância significativa na medida em que ajudará a perceber como é que a atividade agrícola angolana se desenvolveu depois da guerra, num contexto de dependência petrolífera. Os dados para esta dissertação foram obtidos através de planos governamentais que incluem políticas e objetivos para a agricultura e relatórios sobre a performance agrícola bem como alguma informação relativa ao crédito agrícola e estrutura do PIB publicada pelo Banco Nacional de Angola. Será possível perceber que o caminho teórico usado para desenhar as políticas agrícolas em Angola foi feito corretamente. Contudo, os resultados dão a sensação de que a teoria não foi suficiente. A atividade agrícola em Angola demonstrou dificuldade em desenvolver e as principais causas incluem falta de recursos humanos especializados, tecnologia, investigação e estímulos de crédito aos agricultores. Num país com significante potencial agrícola, parece ser essencial analisar uma melhor forma to colocar as políticas em prática

Depositional setting and stratigraphic patterns of Pre-Salt carbonates in a sector of the Santos Basin, Brazil

Tese de mestrado, Geologia (Estratigafia, Sedimentologia e Paleontologia) Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2019This work aims to better understand the Pre-Salt Barra-Velha Formation lacustrine carbonates and their depositional setting and diagenetic evolution in a specific zone of Santos Basin, Brazil. A multi-scale workflow based on well core analysis and its relation with well log data and stratigraphic seismic interpretation was used to provide a better understanding of facies distribution and depositional cycles, with focus on the Upper Sag unit. The outcomes from the different tasks allowed to develop a conceptual depositional model with application on reservoir characterization, representing a generic regional propose applicable to the Pre-Salt carbonates in the studied area. The results from the six described wells demonstrate high depositional cyclicity, indicating mainly a shallow water environment, being possible to define a generic facies sequence based on base-level position and energy variations. Facies successions identification allowed the recognition of sequence boundaries, which demonstrated that changes in base-level and accommodation space were responsible for different facies deposition. The integration of multiscale data with seismic interpretation demonstrate a progressive basin fill, starting north and gradually reaching structural higher positions. Paleogeomorphology strongly controlled sediment deposition, as different depositional environment conditions were observed in different structural positions, with high base-level position and low energy facies being mainly recognized in structural lows and low base-level position and high energy facies being mostly identified in structural highs. It was also recognized an affinity of diagenetic processes with paleogeomorphology, with fluid circulation having a major impact in structural low positions resulting in porosity reduction processes, while in structural high positions, porosity generation or enhancing processes tend to be more frequent. The understanding of depositional environments retrieved from this study will enhance the geological understanding of Santos Basin depositional setting and may assist on hydrocarbon exploration by providing a more robust reservoir characterization, from a geological point of view

MODELLING THE BEHAVIOUR OF SERIES ELASTIC ELEMENT DURING IMPULSIVE MOVEMENTS

A Hill type model which incorporates the effects of the activation, elasticity, and prehistory during force production has been developed. Its implementation required a balance between the lengths and forces produced by the muscle tendon unit and its elements. Knowing the muscle tendon length from the joint angles in the beginning of the muscle contraction, its constituent parts as well as forces, moments and subsequent kinematic phases were determined. It was concluded that the introduction of the tendon seems to be relevant for force enhancement and muscle efficiency

Trait-based prediction of extinction risk

Species are declining and going extinct at unprecedented rates due to human activity. Understanding the drivers of extinction may help conservationists to proactively protect the species most in need. Species’ vulnerability to extinction has been hypothesised to be related to both their intrinsic biological traits and external human factors, often in synergy. In the past twenty years, many studies have compared the traits of threatened species to those of non-threatened species, within taxonomic groups. However, the literature in the topic has often focussed on few taxa or geographical realms, which has limited our capacity to find and understand general predictors and mechanisms of extinction. The primary aim of this dissertation is to identify which traits are related with extinction risk across the generality of life forms and geographical realms. To do so, I have applied a set of three distinct approaches: in Chapter I, I have identified gaps in research and synthesised past literature using a meta-analytical approach. Given the identified gaps and biases, in Chapter II I compiled a dataset including species from all realms and 15 taxonomic groups, to find predictors of extinction risk across taxa. Because traits and human threats are likely to interact, in Chapter III, I have implemented, tested, and analysed a virtual conceptual model to understand how different traits interact with the different threats to increase the extinction risk of species. The literature review of Chapter included 173 publications with most studies focussing on either mammal or bird taxa. The spatial extent of studies has also been narrow, with a very strong focus on the Palaearctic realm, particularly for invertebrate and plant groups. Body size was the most studied trait, followed by geographical range and fecundity. Among the top 10% studied traits, geographical range size had the greatest percentage of significant relationships with extinction risk. Meta-analyses were possible for geographical range size, habitat breadth and body size, with the first two being negatively related to extinction risk, and the third showing no consistent effect. In Chapter II, I compiled and analysed trait-extinction risk relationships for 10 traits, with a dataset consisting of 874 species evenly sampled from 15 taxonomic groups ranging from vertebrates, invertebrates, and plants. I identified narrow habitat breadth as a universal predictor of extinction risk across vertebrates, invertebrates, and plants. Long generation length, low fecundity, and large offspring size - characteristic of species with slow life cycles - and small climatic breadth were also identified as general predictors, but available data was limited and therefore results are not conclusive for these traits. Poor dispersal ability is a general predictor among invertebrates and plants, but not among vertebrates. The remaining traits (body size, microhabitat verticality, trophic level, and diet breadth) showed contrasting responses depending on the taxa. In the third Chapter, my aim was to understand how different anthropogenic drivers may impact species with different traits. I built a conceptual agent-based model with virtual organisms competing in a virtual environment for resources, upon which I simulated human threats. My model simulations showed that traits and threats interact in predictable ways. Namely, threats that directly increase the mortality of individuals - direct killing- have a higher impact on organisms with slow life cycles and poor dispersal ability. Threats decreasing the amount of habitat - habitat loss and fragmentation- negatively affect large sized, poorly fecund organisms. The effect on dispersal ability depends on the spatial configuration of the threat. Finally, threats decreasing habitat quality or the amount of resources available to organisms - habitat degradation and invaders - severely affect large, fast-lived, and highly fecund organisms. For a clearer picture on which traits predispose species to extinction, more data should be collected on underrepresented groups and regions, such as invertebrates, plants, and fungi in the tropics. Despite this shortcoming, in this thesis I demonstrate that some traits predispose species to and can be used as predictors of extinction. Species with narrow geographical and habitat breadths, two of the classical dimensions of rarity, are more at risk. Slow life cycles and narrow climatic breadths should also drive greater extinction risk. Other traits do not seem to have a general response but are taxon-dependent. Finally, intrinsic traits must in the future be studied considering anthropogenic threat types, as these two dimensions interact to drive species extinctions.Lajit vähenevät ja kuolevat sukupuuttoon ennennäkemättömällä nopeudella ihmisen toiminnan vuoksi. Sukupuuttoon johtavien syiden ymmärtäminen voi auttaa luonnonsuojelijoita suojelemaan uhanalaisimpia lajeja ennaltaehkäisevästi. Kuinka ja miksi eri lajit kuolevat herkemmin sukupuuttoon kuin toiset on oletettu liittyvän sekä lajien sisäisiin biologisiin ominaisuuksiin että ulkoisiin, ihmisistä riippuviin tekijöihin. Viimeisten 20 vuoden aikana monissa tutkimuksissa on verrattu uhanalaisten lajien ominaisuuksia ei-uhanalaisten lajien ominaisuuksiin eri taksonien sisällä. Aiheeseen liittyvä kirjallisuus on keskittynyt kuitenkin usein vain muutamaan taksoniin tai maantieteelliseen alueeseen, mikä on rajoittanut kykyämme löytää ja ymmärtää yleisiä, sukupuuttoon liittyviä ennusmerkkejä ja mekanismeja. Tutkielmani ensisijainen tavoite on tunnistaa, mitkä ominaisuudet liittyvät sukupuuttoriskiin kaikki elämänmuodot ja maantieteelliset alueet huomioiden. Tätä varten olen soveltanut kolmea erilaista lähestymistapaa: luvussa I olen tunnistanut aukkoja tutkimuksessa ja yhdistänyt aiemman kirjallisuuden tuloksia käyttämällä meta-analyyttista lähestymistapaa. Tunnistetut aukot ja vinoumat huomioiden olen luvussa II koonnut tietoaineiston, joka sisältää lajeja kaikilta alueilta ja 15 taksonomisesta ryhmästä selkärankaisten, selkärangattomien ja kasviryhmien joukosta, löytääkseni sukupuuttoriskin ennusmerkkejä eri taksoneissa. Koska lajiominaisuudet ja ihmisten aiheuttamat uhat ovat todennäköisesti vuorovaikutuksessa, olen luvussa III soveltanut, testannut ja analysoinut virtuaalista käsitemallia ymmärtääkseni, kuinka eri ominaisuudet ovat vuorovaikutuksessa eri uhkien kanssa kasvattaen lajien sukupuuttoriskiä. Aiempaan kirjallisuuteen tutustuminen vahvisti, että suurin osa tutkimuksista on keskittynyt nisäkkäisiin tai lintuihin, ja erityisesti selkärangattomien tai kasvien kohdalla ne ovat maantieteellisesti rajoittuneet palearktiseen alueeseen. Ylivoimaisesti eniten tutkittu ominaisuus oli ruumiinkoko, mitä seurasivat maantieteellinen alue ja hedelmällisyys. 10 prosentissa eniten tutkituista ominaisuuksista maantieteellisen levinneisyysalueen koko oli prosentuaalisesti merkittävin sukupuuttoriskiin vaikuttava seikka. Meta-analyysit olivat mahdollisia maantieteellisen levinneisyysalueen koon, elinympäristön laajuuden ja ruumiinkoon osalta. Kaksi ensimmäistä vaikuttivat negatiivisesti sukupuuttoriskiin, kolmannella ei puolestaan näyttänyt olevan johdonmukaista vaikutusta. Luvussa II kokosin ja analysoin ominaisuuksien ja sukupuuttoriskin suhdetta 10 ominaisuuden osalta. Tietoaineisto koostui 874 lajista, jotka on valittu tasaisesti 15 taksonomisesta, selkärankaisten, selkärangattomien ja kasvien ryhmästä. Havaitsin suppean elinympäristön olevan yleinen sukupuuttoriskin ennusmerkki niin selkärankaisten, selkärangattomien kuin kasvienkin kohdalla. Pitkä sukupolviväli, alhainen hedelmällisyys ja jälkeläisten suuri koko – mikä on ominaista lajeille, joiden elinkaari on hidas – sekä pieni ilmastollinen levinneisyys, vaikuttivat myös olevan yleisiä ennusmerkkejä. Tietoja oli käytettävissä kuitenkin rajoitetusti, joten tulokset eivät ole ratkaisevia näiden ominaisuuksien osalta. Selkärangattomien ja kasvien joukossa huono leviämiskyky oli yleinen ennusmerkki. Näin ei kuitenkaan ollut selkärankaisten keskuudessa. Jäljellä olevat ominaisuudet (ruumiinkoko, mikroelinympäristön vertikaalisuus, trofiataso ja ruokavalion laajuus) viittasivat päinvastaisiin tuloksiin taksonista riippuen. Kolmannessa luvussa tavoitteeni oli ymmärtää, kuinka erilaiset ihmisen aiheuttamat tekijät mahdollisesti vaikuttavat ominaisuuksiltaan erilaisiin lajeihin. Rakensin käsitteellisen, ainepohjaisen mallin, jossa virtuaaliset organismit kilpailevat resursseista virtuaalisessa ympäristössä ihmisten aiheuttamien uhkien ollessa läsnä. Mallisimulaationi osoittivat, että ominaisuudet ja uhat vaikuttavat toisiinsa ennustettavalla tavalla. Yksilöiden kuolleisuutta suoraan lisäävät uhat – suora tappaminen – vaikuttavat nimittäin enemmän sellaisiin organismeihin, joiden elinkaari on hidas ja leviämiskyky huono. Elinympäristöä pienentävät uhat – elinympäristön häviäminen ja pirstoutuminen – vaikuttavat negatiivisesti suurikokoisiin ja heikosti lisääntyviin organismeihin. Vaikutus leviämiskykyyn riippuu uhan spatiaalisesta rakenteesta. Elinympäristön laatua tai organismien käytettävissä olevien resurssien määrää heikentävät uhat – elinympäristön rappeutuminen ja vieraslajit – vaikuttavat erittäin paljon suurikokoisiin ja tehokkaasti lisääntyviin organismeihin, joiden elinkaari on nopea. Jotta saataisiin selkeämpi kuva siitä, mitkä ominaisuudet altistavat lajit sukupuuttoon kuolemiselle, pitäisi kerätä enemmän tietoa aliedustetuista ryhmistä ja alueista, kuten tropiikissa elävistä selkärangattomista, kasveista ja sienistä. Tästä vajavaisuudesta huolimatta osoitan tässä tutkielmassa, että tietyt ominaisuudet altistavat lajeja sukupuutolle ja että näitä ominaisuuksia voidaan käyttää ennustavina tekijöinä. Lajit, joiden maantieteellinen levinneisyys ja elinympäristö ovat suppeita, eli kaksi klassista, harvinaisuutta kuvaavaa piirrettä, ovat suuremmassa vaarassa. Myös elinkaareltaan hitaiden ja suppeilla ilmastoalueilla asuvien lajien sukupuuttoriski on suurempi. Muilla ominaisuuksilla ei näytä olevan yleistä vaikutusta, vaan ne riippuvat taksoneista. Luontaisia ominaisuuksia on tulevaisuudessa tutkittava antropogeeniset uhkatyypit huomioiden, koska nämä kaksi tekijää vaikuttavat yhdessä lajien sukupuuttoon

Insights on contact-dependent communication in bacteria

Tese de mestrado, Biologia Molecular e Genética, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015Competition is a ubiquitous process in evolution. In the bacterial world many examples exist of mechanisms used by bacteria to outcompete other bacteria. Some of these mechanisms are triggered by complex intercellular communication. Quorum sensing signaling is the most well-known example of such communication. However, while quorum sensing is based on production, dissemination and detection of diffusible molecules, other communication mechanisms rely on direct cellular contact such as the contact-dependent growth inhibition mechanism in Escherichia coli. Here we characterize a new high density-dependent growth advantage signaling: when sensing other cells at high densities, bacteria increase their growth rate. Moreover we show that this new communication mechanism also occurs between different species of Enterobacteriaceae such as Escherichia coli and Salmonella enterica but seems to be lacking in the firmicute Staphylococcus aureus. After testing the supernatant of high-density grown cultures for any diffusible signal molecules that could be responsible for such communication, we concluded that the phenomenon of high density-dependent growth advantage only occurred when the focal cells were in contact with the high density competitor cells. For depending on cellular contact we call this new bacterial growth promotion mechanism, the contact-dependent growth advantage. After analyzing the growth of 56 E. coli mutants for genes encoding outer membrane proteins we found a mutant for the bacterial cellulose synthesis gene, bcsC that did not display such advantage. Although the successful complementation of bcsC, there was no contact-dependent growth advantage phenotype rescue. However, pqqL, a gene playing a putative role in iron uptake, is a good candidate to understand this mechanism, indicating a putative link between iron uptake and the contact-dependent communication system here described. In fact, further investigation on this topic would be important in the clinical context since the molecular regulation of such mechanism could be the key to modulate some bacterial infection processes.Durante muito tempo as bactérias foram estudadas sob a premissa de responder aos estímulos externos de forma individual. Aspectos como virulência e resistência a antibióticos, tão importantes no contexto clínico, foram muitos anos investigados sem ter em conta qualquer tipo de comunicação mais complexa que pudesse existir no mundo microbiano. Contudo, descobriu-se mais tarde que as bactérias comunicam através de uma “linguagem própria”, à qual foi dada o nome de quorum sensing. Esta comunicação, baseada na produção e difusão de moléculas sinalizadoras, permite que as células bacterianas infiram a densidade celular no meio que as rodeia. Com essa informação são capazes de alterar a sua expressão génica dando origem a comportamentos ao nível de grupo, só assim sendo possível dar uma resposta adequada a certos estímulos ambientais. Existem, contudo, outros mecanismos responsáveis pela comunicação entre bactérias que dependem do contacto directo entre células. Um dos casos mais conhecidos é o da espécie bacteriana Gram negativa Myxococcus xanthus que, através do contacto directo célula a célula, dá início a um processo complexo de desenvolvimento que leva à agregação celular e subsequente estrutura multicelular. Deste modo M. xanthus é capaz de dar resposta a estímulos como escassez de nutrientes e simultaneamente eliminar competição directa, sendo capaz de predar outras bactérias. Recentemente um novo tipo de mecanismo envolvendo contacto celular foi descrito em Bacillus subtilis. Este novo mecanismo é baseado na existência de nanotubos que permitem a troca intercelular de metabolitos, ácidos nucleicos e outras substâncias importantes para a célula. Por sua vez em 2005 Aoki et al. descobriram um novo tipo de competição entre bactérias mediado pelo contacto: através da interacção entre proteínas da membrana externa, E. coli é capaz de produzir e transferir uma toxina para o citoplasma das células competidoras. Essas toxinas vão então interromper a produção de ATP, o que leva à inibição do crescimento das células alvo. Com a existência destes exemplos de comunicação e interacção celular por contacto directo o paradigma da comunicação bacteriana começa a ser visto com mais interesse científico. Num estudo anterior, Nunes (2012) verificou a existência de um mecanismo desconhecido, dependente de alta densidade celular, que confere a E. coli uma maior vantagem adaptativa (fitness) em fases iniciais do crescimento. Nesse estudo foi também sugerido que esse mecanismo dependia do contacto célula a célula sem, no entanto, identificar os genes envolvidos neste tipo de comunicação bacteriana. Como tal, o objectivo desta tese passa por melhor caracterizar este novo tipo de comunicação intercelular, confirmando a necessidade de contacto celular e explorando o mecanismo molecular envolvido. Usando E. coli como organismo modelo, os nossos resultados mostram que uma população constituída por um número muito baixo de bactérias cresce mais depressa quando em competição com outra população em alta densidade. Adicionalmente também mostramos que este tipo de comunicação não só ocorre entre células de E. coli, mas também entre S. enterica e E. coli. Contudo o mesmo não acontece entre S. aureus e E. coli nem entre S. aureus e S. aureus. Posteriormente, confirmámos que a vantagem no crescimento não só depende de alta densidade celular, como também da dependência do contacto celular uma vez que não há influência do autoindutor responsável pelo quorum sensing entre diferentes espécies de Gram-negativas, isto é, o AI-2. Excluímos também a hipótese de existirem outros metabolitos ou moléculas sinalizadoras excretados pela população em alta densidade que pudessem ter efeito na vantagem no crescimento. Para estudar o mecanismo de sinalização subjacente à necessidade do contacto celular recorremos a uma lista de 56 mutantes de genes codificantes de proteínas da membrana externa de E.coli e testámos para cada mutante o comportamento relativamente à vantagem no crescimento que aqui reportamos. Para tal, avaliámos o crescimento, em simultâneo, de cada mutante com uma estirpe selvagem, em baixa e alta densidade com o objectivo de identificar os mutantes que apresentavam um menor fitness relativa em alta densidade. De entre os 56 mutantes testados, os mutantes para os genes bcsC, pqqL e yncD são os que apresentam essa característica. De facto, os mutantes ΔbcsC e ΔpqqL não apresentam qualquer vantagem significativa no crescimento quando em contacto com uma população em alta densidade celular. O mesmo não se passou com o mutante ΔyncD que se comportou da mesma maneira que a estirpe selvagem. O gene bcsC codifica uma proteína da membrana externa envolvida na exportação de celulose, um polissacárido envolvido na formação de biofilmes. Como tal, estando a produção de celulose associada a um maior número de contactos celulares, o produto do gene bcsC poderia ser responsável pela sinalização envolvida no fenómeno da vantagem no crescimento dependente do contacto. No entanto, de acordo com a literatura, a estirpe laboratorial E.coli K12 não sintetiza celulose o que nos levou a colocar a hipótese de que a proteína BcsC pudesse ter uma outra função. Contudo após termos procedido à complementação do gene bcsC na estirpe mutante, o fenótipo de vantagem no crescimento dependente do contacto não foi resgatado. Adicionalmente, a delecção do mesmo gene num background diferente da E.coli K12 também não teve influência nesse fenótipo. Por sua vez o gene pqqL codifica uma peptidase com função desconhecida. Alguns estudos mostram no entanto que este gene poderá fazer parte de um novo mecanismo envolvido na captação de ferro sendo um dos genes cuja expressão é aumentada em condições limitantes deste metal, necessário para o crescimento bacteriano. De facto, a captação de ferro é um dos mecanismos mais activados durante a fase lag bacteriana o que pode explicar o fenómeno de vantagem no crescimento aqui descrito: quando em baixa densidade as bactérias teriam uma expressão basal de genes envolvidos na captação de ferro tendo por isso uma determinada fase lag. No entanto, em alta densidade, devido ao contacto entre células, um mecanismo de sinalização seria accionado de modo a aumentar a expressão génica de genes envolvidos na regulação do ferro, o que poderia dar origem a uma fase lag mais curta. Deste modo, uma população em baixa densidade atingiria mais cedo o crescimento exponencial numa situação onde a competição por nutrientes é alta o que lhe conferiria uma grande vantagem evolutiva. Até à data de conclusão desta dissertação, não foi possível testar a hipótese supramencionada. Em estudos posteriores pretendemos comprovar o papel do gene pqqL neste novo tipo de comunicação em E. coli dependente do contacto através do restauro do gene no respectivo mutante e subsequente resgate do fenótipo. Ensaios com outros genes envolvidos na captação do ferro e a análise da variação da expressão génica desses genes em função de diferentes densidades celulares, seriam também importantes para conhecer melhor este novo mecanismo de comunicação. Tal conhecimento poderá vir a tornar-se relevante no contexto clínico trazendo novas alternativas à modulação de diversos processos de infecção bacteriana por parte de estirpes patogénicas