Repositorio Digital - Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Fisicas y Naturales
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The effect of aminoglycosides on horizontal gene transfer in Klebsiella pneumoniae
No full textLas bacterias resistentes a antibióticos representan un riesgo global para la salud pública. La transferencia horizontal de genes, que permite el intercambio de material genético en bacterias, tiene un papel importante en la adquisición de genes de resistencia. En este trabajo se evaluó el efecto de concentraciones subletales de antibióticos en la transferencia de plásmidos por conjugación y transformación en el patógeno oportunista Klebsiella pneumoniae. Aunque esta bacteria no es naturalmente competente, mostró capacidad para adquirir ADN extracelular de diversos plásmidos con muy baja frecuencia, la cual aumentó al incubar células con los antibióticos aminoglucósidos amikacina y gentamicina. La transferencia por conjugación, que se hizo con un aislamiento clínico portador del plásmido pNDM-1, también aumentó en presencia de concentraciones subletales de antibióticos. Un análisis de RNA- Seq evidenció la expresión diferencial de varios genes al incubar células en presencia de concentraciones subletales de amikacina, lo que indica cambios metabólicos, regulatorios y a nivel de componentes de la envoltura celular. Estos resultados revelan que la incubación en concentraciones subletales de algunos aminoglucósidos, en particular la amikacina, pueden alterar las propiedades celulares y promover la transferencia de elementos genéticos portadores de resistencias en K. pneumoniae, lo cual tiene relevancia para entender la diseminación de genes de resistencia en este patógeno humano.Antibiotic-resistant bacteria represent a global risk to public health. Horizontal gene transfer, a common mechanism for genetic exchange in bacteria, plays an essential role in the acquisition of resistance genes. In this work, we evaluated the effect of sub-lethal concentrations of antibiotics on plasmid transfer by conjugation and transformation in the opportunistic pathogen Klebsiella pneumoniae. Despite not being naturally competent, this bacterium could acquire extracellular DNA from various plasmids at a very low frequency, which increased upon incubating cells with the aminoglycoside antibiotics amikacin and gentamicin. Transfer by conjugation analyzed using a clinical isolate carrying plasmid pNDM-1 also increased in the presence of sub-lethal concentrations of antibiotics. An RNAseq analysis showed differential expression of several genes when cells were incubated in the presence of sub-lethal concentrations of amikacin suggesting metabolic and regulatory changes, as well as alteration of cell envelope components that could affect the uptake of foreign DNA. These results suggest that sub-lethal concentrations of some aminoglycosides, in particular amikacin, can promote the transfer of resistance-bearing genetic elements in K. pneumoniae, which is relevant for understanding the spread of resistance determinants in this human pathogen
Towards a density functional theory of molecular fragments. What is the shape of atoms in molecules?
No full textEn cierta forma, la mecánica cuántica da solución a todos los problemas de la química, lo único que hay que hacer es resolver las ecuaciones de Schrödinger para las moléculas de interés. Desafortunadamente, el costo computacional de resolver estas ecuaciones crece exponencialmente con el número de electrones y para más de ~100 electrones resulta imposible resolverlas con precisión química (~2 kcal/mol). Las ecuaciones de Kohn-Sham (KS) de la teoría del funcional de la densidad (density functional theory, DFT) permiten reformular las ecuaciones de Schrödinger usando la densidad de probabilidad electrónica como la variable central sin necesidad de calcular las funciones de onda de Schrödinger. El costo de resolver las ecuaciones de Kohn-Sham solo crece como N3, donde N es el número de electrones, lo que ha llevado a la inmensa popularidad de la DFT en química. A pesar de esta popularidad, incluso las aproximaciones más sofisticadas de las KS-DFT llevan a errores que limitan el uso de métodos basados exclusivamente en la densidad electrónica. En este artículo se discute cómo pueden desarrollarse nuevos métodos que escalen linealmente con N usando densidades de fragmentos como las variables principales en lugar de densidades totales, así como la forma en que estos métodos proveen una respuesta atractiva a la pregunta del subtítulo: ¿cuál es la forma de los átomos en las moléculas?.In some sense, quantum mechanics solves all the problems in chemistry: The only thing one has to do is solve the Schrödinger equation for the molecules of interest. Unfortunately, the computational cost of solving this equation grows exponentially with the number of electrons and for more than ~100 electrons, it is impossible to solve it with chemical accuracy (~ 2 kcal/mol). The Kohn-Sham (KS) equations of density functional theory (DFT) allow us to reformulate the Schrödinger equation using the electronic probability density as the central variable without having to calculate the Schrödinger wave functions. The cost of solving the Kohn-Sham equations grows only as N3, where N is the number of electrons, which has led to the immense popularity of DFT in chemistry. Despite this popularity, even the most sophisticated approximations in KS-DFT result in errors that limit the use of methods based exclusively on the electronic density. By using fragment densities (as opposed to total densities) as the main variables, we discuss here how new methods can be developed that scale linearly with N while providing an appealing answer to the subtitle of the article: What is the shape of atoms in molecules?
Nueva propuesta de edades para el registro sedimentario de las formaciones Bocas y Jordán y su relación con el desarrollo de la actividad magmática del Grupo Plutónico de Santander (Cordillera Oriental, Colombia)
No full textLos estudios del registro geológico del Jurásico en los Andes Septentrionales de Colombia apuntan a que en este lapso se desarrolló de forma simultánea la actividad magmática, el metamorfismo y la sedimentación en este sector de la corteza. En el Macizo de Santander (Cordillera Oriental de Colombia) han quedado registrados vestigios de esta actividad magmática cuyos remanentes actuales se reconocen en mayor medida por la presencia de cuerpos ígneos plutónicos (Grupo Plutónico de Santander). Los nuevos estudios paleontológicos en lodolitas de la Formación Bocas han permitido la identificación preliminar de las especies de conchostracos Shipingia hebaozhaiensis, uestheria buravasi y Laxitextella multireticulata de una edad correspondiente al Triásico Tardío. La geocronología U/Pb en circones ígneos de una ignimbrita y una toba riolítica de la Formación Jordán indica edades de acumulación de 199,37±0,34 Ma y 198,49± 0,33 Ma, lo que posibilita asignar su edad al Jurásico Temprano. Estos nuevos resultados sugieren que los registros de la actividad volcánica en la Formación Jordán son coetáneos con el desarrollo y la génesis del Grupo Plutónico de Santander (de edad ~202-195 Ma).The geological information of the Jurassic record in the Northern Andes of Colombia indicates that during this time, magmatic activity, metamorphism, and sedimentation developed simultaneously. In the Santander Massif (Eastern Cordillera of Colombia), vestiges of this magmatic activity can be recognized by the presence of igneous plutonic bodies (Santander Plutonic Group). New paleontological studies in rocks from the sedimentary record of the Bocas Formation allowed for preliminary identification of conchostracans species: Shipingia hebaozhaiensis, Euestheria buravasi, and Laxitextella multireticulata of the Late Triassic age. U/Pb geochronology in ignimbrite and rhyolitic tuff of the Jordan Formation yielded ages of 199.37 ± 0.34 Ma and 198.49 ± 0.33 Ma defining an Early Jurassic age for this unit. These results indicate that the lithological record of volcanic origin within the Jordan Formation is contemporary with the development and genesis of the Santander Plutonic Group (age ~ 202-195 Ma)
Composición y estructura de larvas del orden Trichoptera (Arthropoda: Insecta) en la quebrada Las Perlas, Ibagué - Colombia
No full textEl orden Trichoptera es un grupo de insectos muy abundante y diverso en los ecosistemas acuáticos donde funciona como base de la cadena trófica, degrada materia orgánica y es sensor de las alteraciones fisicoquímicas. Se planteó determinar la composición y estructura de los tricópteros relacionada con los sustratos y variables fisicoquímicas de la quebrada Las Perlas. Se monitorearon tres estaciones de la quebrada durante seis periodos de muestreo, la colecta se llevó a cabo con red Surber en cuatro sustratos (arena, grava, hojarasca y roca). Las muestras colectadas determinadas hasta el nivel taxonómico de género. Se colectaron 5831 organismos, distribuidos en 17 géneros y 9 familias, donde la el género Helycopsyche (Helicopsychidae) fue el más abundante (2200 ind.), seguido de los géneros Smicridea (1808 ind.). El análisis de ordenación NMDS apoyado con ANOSIM muestra que existen diferencias significativas entre el ensamblaje de las tres estaciones evaluadas. Los sustratos roca y grava son los preferidos por la mayoría de tricópteros para establecer sus redes de filtración y capullos púpales. Temporalmente la distribución de los organismos esta modulada por el efecto del caudal, siendo los periodos de bajas lluvias M3 y M4 los que presentaron mayor densidad de organismos. Por último el análisis de correspondencia canónica muestra que ninguna variable presenta efectos condicionantes sobre la distribución de los organismos. Estos resultados amplían el conocimiento de la fauna de tricópteros de la región y aportan información del estado ambiental de la quebrada Las Perlas, fuente importante y abastecedora de la población de Ibagué.The Trichoptera order is a very abundant and diverse group of insects in aquatic ecosystems where it functions as the base of the trophic chain degrades organic matter and is a sensor of physicochemical alterations. It was proposed to determine the composition and structure of the Trichoptera related to the substrates and physicochemical variables of the Las Perlas stream. Three stations of the stream were monitored during six sampling periods; the collection was carried out with Surber network on four substrates (sand, gravel, leaf litter and rock). The samples collected determined up to the taxonomic gender level. 5831 organisms were collected, distributed in 17 genera and 9 families, where the genus Helicopsyche (Helicopsychidae) was the most abundant (2200 ind.), Followed by the genera Smicridea (1808 ind.). The NMDS ranking analysis supported with ANOSIM shows that there are significant differences between the assemblies of the three stations evaluated. Rock and gravel substrates are preferred by most Trichoptera to establish their filtration networks and buds. Temporally distribution of the organisms is modulated by the effect of the flow, being the periods of low rainfall M3 and M4 those that presented a higher density of organisms. Finally, the analysis of canonical correspondence shows that no variable has conditioning effects on the distribution of organisms. These results broaden the knowledge of the Trichoptera of the region and provide information on the environmental status of the Las Perlas stream, an important source and supplier of the Ibague population
Poríferos asociados a rompeolas en el departamento de Sucre (Caribe colombiano)
No full textLas esponjas se encuentran en diversos sustratos duros, tanto naturales como artificiales. En estos últimos son pocos los estudios realizados en Colombia. En este trabajo se listan y describen brevemente las especies de esponjas asociadas con rompeolas en el departamento de Sucre. La recolección de las esponjas se hizo manualmente en tres espolones de Coveñas. Para la identificación se hicieron montajes de espículas y cortes histológicos gruesos y se consultó la literatura taxonómica relevante. Se encontraron 22 especies, agrupadas en 15 familias y ocho órdenes; de estos registros, ocho son nuevos para la ecorregión del golfo de Morrosquillo y diez para el departamento de Sucre. La riqueza de especies encontrada fue superior a la registrada en otros trabajos en el golfo de Morrosquillo. Estos resultados contribuyen a fortalecer el conocimiento de las esponjas en sustratos artificiales y su distribución geográfica en el Caribe colombiano.Sponges inhabit various natural and artificial hard substrates. In the latter, few studies have been conducted in Colombia. In this study, we listed and briefly described the species of sponges associated with breakwaters in the department of Sucre. The sponges were collected manually from three breakwaters in Coveñas. For their identification, spicule mounts and thick histological sections were made, and the relevant taxonomic literature was consulted. We found 22 species grouped in 15 families and eight orders eight of which are new records for the ecoregion of the Gulf of Morrosquillo and ten for the department of Sucre. The richness of species was higher than previously recorded for the Gulf of Morrosquillo. These results contribute to strengthen the knowledge of sponges in artificial substrates and their geographical distribution in the Colombian Caribbean
Efectos del defoliador Atta cephalotes Linnaeaus. en el crecimiento y el desarrollo fisiológico e hidráulico de árboles juveniles de Gmelina arborea Roxb. en condiciones controladas
No full textAtta cephalotes es una especie de insecto defoliador que afecta el desarrollo del Gmelina arborea en condiciones de cultivo comercial; sin embargo, son pocos los estudios que analizan el proceso de recuperación del G. arbórea desde el punto de vista fisiológico. En el presente análisis se evaluaron los efectos de la defoliación por A. cephalotes en el crecimiento y el desarrollo fisiológico e hidráulico de árboles juveniles. Se utilizaron 25 árboles con edad y condiciones morfométricas similares bajo las mismas condiciones ambientales; 16 de ellos se expusieron al ataque del insecto y su recuperación se evaluó durante 510 días, valorando el crecimiento (de diámetro y altura total), el desarrollo fisiológico (índice de área foliar, IAF; transpiración y valores de SPAD) e hidráulico (turgencia, movimiento del flujo de la savia, MFS, y contenido de humedad foliar, CHF). Se encontró que las plantas atacadas sufrieron un déficit de crecimiento diamétrico del 39,0 % y de 64,3 % en altura. A nivel fisiológico se requirieron 120 días para la recuperación de los valores de SPAD y 150 días para recuperar la conductancia estomática y el IAF a niveles similares a los del control. En cuanto a las variables hidráulicas, el periodo fue menor: la turgencia foliar se recuperó en 45 días y el MFS y la CHF en 60 días para alcanzar los mismos valores del control. Este comportamiento se explicaría por el estrés de la defoliación que obliga al árbol a reiniciar la recomposición foliar, lo que requiere el movimiento de azúcares, nutrientes y agua y hace que el movimiento hidráulico sea primordial para evitar la muerte del árbol por estrés.Atta cephalotes is a species of scrubbing insect that affects the development of Gmelina arborea under commercial cultivation conditions. There has been little research regarding the physiological aspects of the recovery process of the affected tree. In the present study, we analyzed the effects of the defoliation generated by A. cephalotes on the growth and the physiological and hydraulic development of juvenile trees. We used 25 trees with similar age and morphometric conditions and placed them under the same environmental conditions; 16 of them were exposed to the attack by the insect and their recovery was evaluated for 510 days assessing growth (diametric and total height), physiological (index of foliar area - IFA, transpiration, and SPAD values) and hydraulic development (turgidity, sap flow movement – SFM, and foliar moisture content-CHF). We found that the trees under attack failed to recover their growth rate with a deficiency of 39.0% in diameter and 64.3% in height. At the physiological level, they required 120 days to recover the SPAD values and 150 days to recover the stomatal conductance and the IAF at similar levels to the control. On the other hand, with the hydraulic variables, the period was shorter: leaf turgor was recovered in 45 days and the MFS and CHF in 60 days to the same values of the control. This behavior would be explained by the defoliation stress which forces the tree to restart the foliar recomposition through the movement of sugars, nutrients, and water for which the hydraulic movement is essential to avoid death due to stress
Innate trypanolytic factors in triatomine hemolymph against Trypanosoma rangeli and T. cruzi: a comparative study in eight Chagas disease vectors
No full textExiste información limitada sobre la inmunidad innata en triatominos contra Trypanosoma rangeli, un parásito humano, infeccioso y no patogénico, y T. cruzi, el agente casal de la enfermedad de Chagas. Sin embargo, esta información podría ayudar a identificar los factores que afectan la transmisión de los parásitos. Por lo tanto, nuestro objetivo fue abordar este vacío mediante el estudio de la actividad tripanolítica in vitro en la hemolinfa de insectos no infectados con T. rangeli o T. cruzi. Se examinaron ocho especies de triatominos, incluyendo Rhodnius prolixus, R. robustus, R. colombiensis, R. pallescens, R. pictipes, Triatoma dimidiata, T. maculata, and Panstrongylus geniculatus. La hemolinfa de las colonias de laboratorio de R. prolixus y R. robustus demostró una fuerte actividad tripanolítica contra algunos genotipos de T. rangeli y T. cruzi durante las primeras 14 h de incubación. Sin embargo, no se detectó actividad lítica a las 14 o 24 h usando hemolinfa de colonias de laboratorio de R. pallescens, R. pictipes, T. maculata y P. geniculatus, o de colonias de laboratorio o poblaciones silvestres de R. colombiensis y T. dimidiata. Este es el primer estudio comparativo de la actividad tripanolítica en la hemolinfa de diferentes especies de triatominos contra varios genotipos de T. rangeli y T. cruzi. Aunque las estructuras químicas de estos factores líticos, junto con los mecanismos que determinan su expresión en los insectos, no se han determinado completamente, su identificación permitirá nuestra comprensión de la inmunidad innata de los triatominos y su papel en la transmisión de los tripanosomas.There is limited information about the innate immunity of triatomines against Trypanosoma rangeli, an infectious, non-pathogenic human parasite, and T. cruzi, the causative agent of Chagas’ disease. This study aimed at addressing this gap by studying the in vitro trypanolytic hemolymph activity from insects not infected by T. rangeli or T. cruzi. Eight triatomine species were examined including Rhodnius prolixus, R. robustus, R. colombiensis, R. pallescens, R. pictipes, Triatoma dimidiata, T. maculata, and Panstrongylus geniculatus. The hemolymph of R. prolixus and R. robustus laboratory colonies demonstrated strong trypanolytic activity during the first 14 hours of parasite incubation with 81% lysis for the T. rangeli C genotype, 90% for the E genotype, 95% for T. cruzi discrete taxonomic unit (DTU) TcII, 94% for TcV, 96% for TcVI, 94% for Tcbat, and 90% for Tcmarinkellei. No lysis activity was detected 14 or 24 hours after parasite incubation with the hemolymph of insects from R. pictipes R. pallescens, P. geniculatus, and T. maculata colonies. Identical results (absence of lysis) were observed using hemolymph from R. colombiensis and T. dimidiata laboratory colonies and specimens captured in sylvatic environments. The hemolymph lytic activity against recently obtained cultures (95% decrease in live parasite count) and long-term T. cruzi TcII ones (96% decrease) was similar. Lytic activity was similar in hemolymph from R. prolixus nymphs, males and females and insects fed on chicken or mouse blood. This is the first comparative study of the trypanolytic activity of hemolymph from different triatomine species against T. rangeli and T. cruzi genotypes. Although the chemical structures of such lysis factors and the mechanisms determining their expression have not been fully determined, their identification furthers our understanding of triatomines’ innate immunity and their role in Trypanosoma transmission
Antes de la ciencia: filosofía natural en Popayán (1767-1808)
No full text203 páginasA partir de un recorrido por colecciones bibliográficas de una generación de vecinos coloniales en la ciudad de Popayán, este libro estudia la presencia en ellas de títulos y temáticas que fueron importantes en el pensamiento ilustrado del siglo XVIII, siguiendo la pista de los que hacían parte del amplio campo de conocimiento al que los sujetos de la época llamaban filosofía natural. Desde estos títulos y sus contenidos, el texto se desplaza hacia las formas en que los vecinos y moradores de la ciudad entendieron estos códigos importados de Europa y los convirtieron en decisiones políticas con las que buscaron resolver, de manera novedosa, viejos y nuevos problemas en campos como la higiene y la salubridad, la educación, la agricultura, la minería o incluso la prevención de movimientos telúricos.
En estos análisis se pueden constatar las conexiones intelectuales entre el movimiento ilustrado europeo y lugares del Imperio español como Popayán, así como la presencia en las colecciones analizadas de obras de autores tan conocidos como Isaac Newton, Adam Smith o Benjamin Franklin y de otros que no lo son tanto, como Wilhelm Gravesande, Gerard van Swieten o Richard Kirwan, pero que resultan igual de relevantes en la creación de nuevo conocimiento en sus respectivos campos.
El libro también muestra cómo los contenidos de aquellas obras se pusieron en práctica en asuntos como el estudio de las estrellas, la construcción de pararrayos y paratemblores, o en la mejora de la acuñación de monedas. Es una invitación a seguir un orden cognoscitivo que se expresa en un orden social desde un espacio como Popayán, que desempeñó en el periodo estudiado un papel de contacto intelectual entre las tradiciones del norte y el sur del antiguo Virreinato de la Nueva Granada y de la primera república colombiana. Una vez más, muestra que la historia regional, en periodos como el siglo XVIII, es una ventaja.https://publicaciones.icanh.gov.co/index.php/picanh/catalog/book/1
