Challenges to Self-Acceleration in Modified Gravity from Gravitational Waves and Large-Scale Structure

With the advent of gravitational-wave astronomy marked by the aLIGO GW150914 and GW151226 observations, a measurement of the cosmological speed of gravity will likely soon be realized. We show that a confirmation of equality to the speed of light as indicated by indirect Galactic observations will have important consequences for a very large class of alternative explanations of the late-time accelerated expansion of our Universe. It will break the dark degeneracy of self-accelerated Horndeski scalar-tensor theories in the large-scale structure that currently limits a rigorous discrimination between acceleration from modified gravity and from a cosmological constant or dark energy. Signatures of a self-acceleration must then manifest in the linear, unscreened cosmological structure. We describe the minimal modification required for self-acceleration with standard gravitational-wave speed and show that its maximum likelihood yields a 3-sigma poorer fit to cosmological observations compared to a cosmological constant. Hence, equality between the speeds challenges the concept of cosmic acceleration from a genuine scalar-tensor modification of gravity.Comment: 5 pages; v2 updated with newer data; v3 extended titl

Fluorescent techniques including FISH for in situ fungal detection in water biofilms

Filamentous fungi are a ubiquitous and diverse group of eukaryotic organisms and may contribute, along with bacteria, yeasts, protozoa and viruses, to the formation of biofilms in water distribution systems. However, fungal involvement in biofilms has only been demonstrated recently. It is a demand to understanding ecological roles of the fungi in biofilms and which is their importance on this peculiar niche. Furthermore, these fungi may be responsible for the production of tastes, odours and mycotoxins in drinking water making their early detection important. The detection of filamentous fungi by conventional methods is complex, indirect and time consuming. To overcome these problems a combination of two fluorescent techniques for direct detection was tested: (a) Fluorescence In situ Hybridization (FISH) employing the eukaryotic universal rRNA probe EUK516 (5'ACCAGACTTGCCCTCC3') or the eumycotic probe FUN1429 (5'GTGATGTACTCGCTGGCC3') both from MWG Biotech, Ebersberg (Germany) and labeled with the red Cy3 at the 5'-terminal, followed by (b) staining with Calcofluor White (CW).CW is a symmetric molecule with two triazol rings and two primary alcohol functions on both sides of an ethylene bridge. CW is a fluorescent probe capable of making hydrogen bonds with β-(1--+4) and β-(1--+3) polysaccharides. The fluorophore shows a high affinity for chitin forming hydrogen bonds with free hydroxyl groups which stains fungal cell walls blue. After FISH and CW staining, the microscope slide with pure culture (Penicillium brevicompactum as control) and the coupons with biofilm samples were observed under an Axioskop epifluorescent microscope (Carl Zeiss, Germany) using UV light equipped with 40X/0.30 and 1oX/o.65 objectives. A BX61 Olympus vertical FLUOVIEW1ooo confocal laser scanning microscope (CLSM) for in situ analysis was also used. CLSM combines the advantages of digital fluorescence and the possibility to detect optical sections of biofilm samples with enhanced vertical and axial resolution and quality. The excitation wavelength for the CW stain was 346 nm, while for Cy3 the excitation wavelength was 543 nm and the signal acquired is red.FISH demonstrated eukaryotic microorganisms after approximately 5 hours while the CW method revealed chitinous filamentous structures in less than one hour. When the two methods were combined, additional resolution was obtained from the images of filamentous walls (blue) with intact protoplasm (red). In conclusion, FISH and CW staining provide rapid, direct and unambiguous information on the involvement of filamentous fungi in biofilms which form in water. To expand our knowledge about fungal biofilms the FUN-1 (Molecular Probes, The Netherlands) was applied to study fungal viability and metabolic activity. FU N1 is a membrane permeant nucleic acid binding dye that initially stains both live and dead cells bright yellowgreen fluorescence (530 nm) when excited by 488 nm. However, after appropriate incubation the dye is converted intracellularly by metabolically active cells into red Cylindrical lntra}-' acuolar Structures (CIVS). The results demonstrate that the fungi in water biofilms are metabolic actives which indicate that they participate on the biofilm dynamics and architecture

Tendências atuais na bioprospecção, identificação e preservação de fungos filamentosos

Os fungos filamentosos são microrganismos ubíquos e pertencem ao Reino dos Fungos. Estima-se que haverá na natureza cerca de 1,5 milhões de espécies de fungos, sendo que cerca de 6% destes são actualmente conhecidos. Associado a este enorme desconhecimento e mantendo-se o ritmo de descrição de novas espécies, que tem variado entre 800 a 1000 por ano, só de aqui a umas boas centenas de anos poderemos ter uma visão mais aprofundada do papel que estes microrganismos têm na natureza. Para além deste enorme fosso no conhecimento deste Reino, dificuldades têm-se colocado na sua identificação e correcta classificação. Técnicas cada vez mais modernas, como as da biologia molecular e as análises espectrais complementam-se para abordagens polifásicas da identificação fúngica. Finalmente, os problemas de preservação ex situ de linhagens fúngicas com interesse biológico, ou mesmo biotecnológico, associado à maior exigência de uma informação mais completa e com qualidade para cada linhagem e à garantia da qualidade do material preservado fazem das colecções de culturas elementos essenciais da infra-estrutura científica nas ciências da vida e na biotecnologia e as parceiras privilegiadas para o desenvolvimento da bio-economia

Integração de métodos, incluindo a espectrometria de massa, para a identificação/autenticação de Aspergillus preservados em coleções de culturas

A necessidade das coleções de culturas microbianas aderirem a elevados padrões de qualidade e de desempenho, exigida pela comunidade científica internacional e da bio-indústria, no fornecimento de materiais biológicos, e sua informação relacionada, levou nos últimos anos ao aprofundamento do conceito de Centros de Recursos Biológicos (CRBs). A Organização para a Cooperação e o Desenvolvimento Económico (OCDE) enfatiza os CRBs como elementos chave da infraestrutura científica e tecnológica para as ciências da vida e biotecnologia e desafia os estados membros a criarem CRBs nacionais que respeitem padrões de qualidade, de competência e de estabilidade financeira, garantidos por critérios internacionais e sistemas governamentais, ou independentes, de acreditação/certificação. Nesta abordagem a gestão da qualidade e preservação dos recursos biológicos foram desenvolvidos e publicados no documento de 2007 intitulado OECD Best Practice Guidelines for Biological Resource Centres. Neste contexto de mudança de paradigma das coleções de culturas microbianas para o novo conceito de CRBs implica igualmente que os métodos de identificação e de autenticação das estirpes preservadas e fornecidas pelas coleções de culturas estejam de acordo com o estado de arte. Na Micoteca da Universidade do Minho (MUM) a identificação dos fungos segue o esquema polifásico que integra a taxonomia morfológica (macro- e micro-morfologia), a caracterização de extrólitos (com especial enfoque nas micotoxinas aflatoxinas, citrinina, fumonisinas, patulina, ocratoxina A), a análise espectral por espectrometria de massa com células intactas pela técnica de Matrix-assisted laser desorption/ionisation time-of-flight intact cell mass spectrometry (MALDI-TOF ICMS) bem como a análise genómica ao nível de genes conservados (ITS, calmodulina, β-tubulina, etc.) para a filogenia e a análise do genoma completo para a tipagem de estirpes com a utilização de primers (M13, (GACA)4, (AC)10, etc.). Estes resultados serão apresentados para a seção Nigri e Flavi do género Aspergillus e será discutido a importância da integração destes métodos para o êxito da identificação e autenticação das estirpes preservadas na MUM

Centros de recursos microbiológicos: dar uma casa à diversidade fúngica

A necessidade de preservar microrganismos numa coleção de culturas (CC) para distribuição surge, pela primeira vez, em Praga pela iniciativa de Král em 1890. Mais recentemente, para melhor servir os diferentes campos científicos das ciências da vida e da saúde e das bioindústrias as CC estabeleceram objetivos para controlar e garantir a qualidade do material fornecido. Atualmente, o conceito mais avançado de CC é conhecido como Centros de Recursos Microbiológicos (mCRB). Os mCRB são considerados elementos-chave para a infraestrutura científica e tecnológica internacional permitindo às biotecnologias explorar os benefícios destes recursos e garantir que estes avanços ajudem a impulsionar o crescimento econômico e o bem-estar. Do total de 2,5 milhões de linhagens microbianas disponíveis nas coleções cadastradas na Federação Mundial de Coleções de Culturas, cerca de 770 mil linhagens são fúngicas. Sabendo que só cerca de 10% da diversidade fúngica é conhecida, as linhagens que têm sido usadas nas atividades científicas e no desenvolvimento de produtos são ainda muito limitadas e não representam o potencial genético disponível na natureza. Assim, é urgente que novas espécies fúngicas, fungos com novos atributos ou novas vias metabôlicas, fungos oriundos de ambientes extremos, ou novos patogênos sejam depositadas nos mCRB como boa prática científica. Só estes podem perpetuar os recursos genéticos em condições que permitam a sua autenticidade e o seu acesso de forma legal e com partilha de benefícios garantida. Por outro lado, os mCRB necessitam de alargar a sua atividade para a formulação de novos meios de cultivo de fungos não cultiváveis ou fastidiosos, explorar novos nichos e habitats e, por último, incorporar novas tecnologias para prestar serviços customizados. Todas as competências desenvolvidas nos mCRB devem ser igualmente postas ao serviço da formação e capacitação de novos pesquisadores ou de profissionais dos sectores biotecnológicos alargando e fortalecendo assim os planos de negócios dos mCRB. Finalmente, os desafios do Protocolo de Nagoia bem como a nova norma para a acreditação dos biobancos, que inclui os mCRB, que está a ser desenvolvida pela Organização Internacional para a Normalização serão apresentados. Dar uma casa à diversidade fúngica necessita de ser repensada e os mCRB com sistemas de gerenciamento da qualidade e planos de negócios bem delineados serão as organizações mais bem apetrechadas para cumprirem este desiderato