Homoscleromorpha sponges constitute one of the four Classes among Porifera. Their taxonomy and systematics are challenging due to the frequent absence of diagnostic characters. This Class is composed of only one order and two families distinguished by the presence of a skeleton in Plakinidae, and absence in Oscarellidae. These sponges are particularly well distributed in cryptic habitats like submarine caves considered as reservoirs of unknown biodiversity. Using an integrative approach based on morphology, cytology and genetics, the first objective of this thesis was to improve our knowledge on the biodiversity of Homoscleromorpha in submarine caves of three different maritime regions: the Mediterranean Sea, the Caribbean Sea and the Pacific Ocean. New species represents 40% of the Homoscleromorpha collected in this study. This document presents 3 new species and one genus recently published, 11 other new species being currently under description. Another species was renamed and affiliated to the genus Plakina, being therefore the first sponge without skeleton of this genus. The new Aspiculophora genus described here is another example of a Plakinidae without skeleton, demonstrating that this character could be secondary lost or acquired during the evolution. Our results strongly support a redefinition of the two families of Homoscleromorpha. Our results represents a first grand overturn in the systematics of this group. A second objective of this thesis was to improve our knowledge on the chemical and microbial diversity of Homoscleromorpha but also its variability according to the environmental conditions. The analysis of a large number of samples belonging to both families provides preliminary data to address the question of the ecological success of Homoscleromorpha in submarine caves. Metabolomics and metabarcoding data defined patterns of chemical and microbial diversity according to different explicative variables like the taxonomy, the geographical origin or the ecology of the studied species. The patterns of diversity were supported by chemical and microbial markers and they explain a phylogenetic classification in few cases and a geographic origin in others. This study brings first insights into the understanding of the adaptive capacities of the Homoscleromorpha holobiont, through the expression of particular metabolites and/or microorganism. Resumen: Las esponjas Homoscleromorpha constituyen una de las grandes Clases de los Porifera. Su taxonomía y sistemática son particularmente difíciles debido a la frecuente falta de caracteres diagnósticos. Actualmente esta Clase reagrupa un solo orden y dos familias que se diferencian principalmente por la presencia de esqueleto en Plakinidae, ausente en Oscarellidae. Estas esponjas están particularmente bien distribuidas en ambientes crípticos como las cuevas submarinas, ecosistemas reconocidos recientemente como reservorio de biodiversidad. A partir de un enfoque integrativo basado en el estudio morfológico, citológico y genético, el primer objetivo de esta tesis era de contribuir al conocimiento de la biodiversidad de las Homoscleromorpha en las cuevas submarinas provenientes de diversas regiones oceánicas (Mar Mediterráneo, Mar Caribe y Océano Pacífico). Las especies nuevas representan el 40% de todas las especies colectadas durante el presente trabajo. Este documento presenta 3 especies nuevas y un género nuevo recientemente publicado, otras 11 especies nuevas se encuentran en avanzado estado de descripción. Una especie ha sido renombrada al género Plakina, convirtiéndose en la primera especie de este género sin esqueleto. El nuevo género Aspiculophora representa otro ejemplo de Plakinidae sin esqueleto, lo que demuestra que este carácter pudo haber sido adquirido o perdido secundariamente durante el curso de la evolución, e incentiva a una redefinición de las dos familias de Homoscleromorpha. Nuestros resultados, representan pues el primer cambio importante en la sistemática de este grupo El segundo gran objetivo de esta tesis era contribuir al conocimiento de la diversidad química y microbiana de este grupo de esponjas en relación a diferentes condiciones ecológicas. Gracias al gran número de individuos de ambas familias analizados durante este trabajo, nuestra ambición era aportar elementos claves para la comprensión del éxito ecológico de las Homoscleromorpha en las cuevas submarinas. Utilizando un enfoque metabolómico y de metabarcoding, identificamos inicialmente patrones de diversidad química y microbiana en función a diferentes variables como la taxonomía, el origen geográfico o la ecología de las especies estudiadas. Luego, el estudio de marcadores químicos y microbianos nos permitió explicar los patrones de diversidad, que en ciertos casos revelaron una señal filogenética, mientras que en otros el área geográfica influenció tales patrones. Esta parte de la tesis, esencialmente descriptiva es un pre-requisito indispensable para comprender la capacidad adaptativa del holobionte Homoscleromorpha, a partir de la expresión de metabolitos y/o microorganismos especializados, a la evolución en ecosistemas limitantes como las cuevas submarinas.

Bibliografía: página 78

I analyzed the policy of the páramos in Colombia based on the debates about the prohibition of the mining and agricultural and cattle activities in the ecosystem of páramos. I made an institutional analysis of the policy based on the Ostrom’s theory of Common-Pool Resources (CPRs), and the Institutional Analysis and Development (IAD) framework, considering three types of resources units: water, minerals and hydrocarbons, and land. I showed how the policy was arranged towards its sustainability, as result of the interactions between social actors and the appropriators of the páramos’ natural resources, which emerged in the local, national and international arenas. Resumen: Analicé la política de los páramos en Colombia a partir de los debates que surgieron alrededor de la prohibición de actividades mineras y agropecuarias en los ecosistemas de páramos. Para lo cual, realicé de un análisis institucional basado en la teoría de los bienes comunes de Ostrom y en el Marco de Análisis Institucional y Desarrollo, considerando tres tipos de unidades de recursos: agua, minerales e hidrocarburos, y tierra. Demostré cómo la política fue influenciada hacia su sostenibilidad, por las interacciones entre actores sociales y apropiadores de los recursos del páramo que surgieron en las arenas local, nacional e internacional.

Several analyses can be derived from the land-change information provided by remote sensing image datasets. This study was pioneer to examine the stages and spatial patterns of forest loss across the Amazon rainforest according to the information provided by two methodological frameworks (fractal analysis and data mining). These frameworks were tested for analysing two operational deforestation dataset sources (Terra-i and Global Forest Change) at different extent of analysis (four increasing fixed grids sizes). As a result, both frameworks led to different conclusions regarding the dynamics of deforestation in the study area. In the fractal analysis framework, the Global Forest Change (GFC) dataset showed a higher proportion of advanced stages (fractal dimension ranging between 1.00 to 1.64) of deforestation than the Terra-i dataset. Regarding the data mining framework, it suggested the feasibility of artificial neural networks for mapping spatial patterns. The use of this algorithm with an extent of analysis of 30720 m provided the best true model performance using either the GFC or Terra-i datasets (kappa values of 0.73 and 0.70, respectively). In overall, both frameworks indicated some parts of the Amazon rainforest recent deforestation has started to compact as clearings start to agglomerate in medium and large shapes. In terms of agents of forest change, the most dominant spatial pattern typologies point to spontaneous and small agricultural colonisation as the main drivers of recent forest-change dynamics in the study area. Resumen: Una variedad de información sobre el cambio del uso del suelo y la tierra puede ser derivada de productos generados por imágenes satelitales. Este estudio fue pionero en examinar las etapas y los patrones espaciales de la pérdida de bosques en la selva Amazónica de acuerdo con la información proporcionada por dos marcos metodológicos (análisis fractal y minería de datos). Estos marcos fueron probados para analizar dos fuentes de datos de deforestación (Terra-i y Global Forest Change) en diferentes extensiones geográficas de análisis (cuatro tamaños de cuadrículas fijas crecientes). Como resultado, ambos marcos llevaron a conclusiones diferentes con respecto a la dinámica de la deforestación en el área de estudio. En el enfoque con análisis fractal, el conjunto de datos de Cambio Forestal Global (GFC) mostró una mayor proporción de etapas avanzadas (dimensión fractal que oscila entre 1.00 a 1.64) de deforestación que el conjunto de datos Terra-i. Con respecto al análisis con minería de datos, esté sugirió la viabilidad de redes neuronales artificiales para mapear patrones espaciales. El uso de este algoritmo con un análisis de extensión geográfica de 30.720 m proporcionó el mejor resultado utilizando cualquiera de los conjuntos de datos, GFC o Terra-i (valores kappa de 0,73 y 0,70, respectivamente). En general, ambos enfoques indicaron que algunas partes de la selva tropical Amazónica han comenzado a compactarse recientemente a medida que las talas comienzan a aglomerarse en formas medianas y grandes. En términos de agentes del cambio, las tipologías de patrones espaciales más dominantes apuntan a la colonización agrícola espontánea y pequeña como los principales impulsores de la dinámica reciente del cambio del bosque en el área de estudio.

This research applies “The social production of ecosystem services: A framework for studying environmental justice and ecological complexity in urbanized landscapes” (Ernstson, 2013) in the city of Santiago de Cali, Colombia. Broadly speaking, the framework was inspired by the increasing evidence on civil efforts to protect nature in cities—different from top-down and elite-oriented conventional conservation measures. However, this is only half of the story. Ernstson devotes special attention to power relations as they lie at the heart of such protective narratives, implying that certain voices—or values—will prevail upon others. Secondly, place-based struggles develop in a wider context: the city, understood here as an ecological network enabled by complex ecological processes that unfold across nodes and links. And importantly, those ecological processes are susceptible to day-to-day practices on site. Taken together, both analytical modes—value articulation and the ecological network perspective—make evident the role humans play in the generation and distribution of ecosystem services, but most importantly it raises the question of who can actually take part into these value-creating processes. This research therefore approaches the ecology of cities as a testimony of relational1 rather than pre-determined dimensions (ecological units distributing ecosystem services on equal basis) and as a result of how power operates locally. Few such studies have been done Colombian cities. To this end, two case-studies were carried out in sites where communities of opposite income levels live—a river and a wetland. Questions analyzed across case-studies were: (i) how actors constructed and hierarchized values towards nature; (ii) what artifacts and social arenas did they appeal to in order to legitimize their protective narrative; and (iii) how these place-based struggles impacted the generation and distribution of ecosystem services city-wide. Data collection was based on qualitative interviews, participatory observations, historical and news archive, and reports from the City Administration. This research is built on the theories of Ecosystem Services, Socialecological Systems, Critical Geography and basic principles of Landscape Ecology. A commonality between the case study sites was that both were under high development pressures and the ecosystem services approach served as a platform to legitimize the importance of these sites. Differences dealt with the social arenas involved, the strategies activists appealed to in order to link artifacts to people, what was at stake in each case, and whereas a cohesive vision (or lack of it) explained the outcome. Resumen: Esta investigación aplica la propuesta ""Producción social de servicios ecosistémicos: un marco para estudiar la justicia ambiental y la complejidad ecológica en paisajes urbanizados"" (Ernstson, 2013) en la ciudad de Santiago de Cali, Colombia. En términos generales, el marco se inspira en la creciente evidencia sobre los esfuerzos civiles para proteger la naturaleza en las ciudades, difiriendo de las medidas de conservación convencionales ‘de arriba hacia abajo’ y orientadas por la élite. Sin embargo, esto es solo la mitad de la historia. Ernstson dedica especial atención a las relaciones de poder, ya que se encuentran en el corazón de tales ‘narrativas protectoras’, lo que implica que ciertas voces, o valores, prevalecerán sobre otras. En segundo lugar, las luchas basadas en el lugar (place-based struggles) se desarrollan en un contexto más amplio: la ciudad, entendida aquí como una red ecológica habilitada por procesos ecológicos complejos que se desarrollan a través de nodos y enlaces. Y lo que es más importante, esos procesos ecológicos son susceptibles a las prácticas cotidianas en el sitio. Tomados en conjunto, ambos modos analíticos: la articulación del valor y la perspectiva de la red ecológica, ponen de manifiesto el papel que juegan los humanos en la generación y distribución de los servicios ecosistémicos, pero lo más importante es preguntarse quién puede participar en estos procesos de creación de valor. Por lo tanto, esta investigación aborda la ecología de las ciudades como un testimonio de dimensiones relacionales y no predeterminadas (unidades ecológicas que distribuyen servicios ecosistémicos homogéneamente) y como resultado de cómo opera el poder localmente. Pocos de estos estudios se han realizado en ciudades colombianas. Para este fin, se analizaron dos estudios de caso en sitios donde viven comunidades de niveles de ingresos opuestos: un río y un humedal. Las preguntas analizadas en los estudios de caso fueron: (i) cómo los actores construyeron y jerarquizaron los valores hacia la naturaleza; (ii) a qué artefactos y arenas sociales recurrieron para legitimar su ‘narrativa protectora’; y (iii) cómo estas luchas basadas en el lugar afectaron la generación y distribución de los servicios ecosistémicos en toda la ciudad. La recopilación de información se basó en entrevistas cualitativas, observaciones participativas; revisión de archivo histórico y de noticias e informes de la administración local. Esta investigación se basa en las teorías de servicios ecosistémicos, sistemas socioecológicos, geografía crítica y principios básicos de la ecología del paisaje. Una coincidencia entre los sitios de estudio de caso fue que ambos estaban bajo altas presiones de desarrollo y el enfoque de los servicios ecosistémicos sirvió como una plataforma para legitimar la importancia de estos sitios. Las diferencias tuvieron que ver con las arenas sociales involucradas, las estrategias a las que los activistas recurrieron para vincular los artefactos con las personas, lo que estaba en juego en cada caso y si una visión coherente (o falta de ella) explicó el resultado.

Hyaluronan (or hyaluronic acid, HA) is a ubiquitous molecule that plays critical roles in numerous physiological functions in vivo, including tissue hydration, inflammation, and joint lubrication. Both the abundance and size distribution of HA in biological fluids are recognized as robust indicators of various pathologies and disease progressions. However, such analyses remain challenging because conventional methods are not sufficiently sensitive, have limited dynamic range, and/or are only semi-quantitative. Here we demonstrate label-free detection and molecular weight discrimination of HA with a solid-state nanopore sensor. We first employ synthetic HA polymers to validate the measurement approach and then use the platform to determine the size distribution of as little as 10 ng of HA extracted directly from synovial fluid in an equine model of osteoarthritis. Our results establish a quantitative method for assessment of a significant molecular biomarker that bridges a gap in the current state of the art.

There is a recognized call for universal provision of healthcare in modern societies. Access to needed and quality healthcare services at any time, irrespective of payment capacity, are unquestionable claims. Nevertheless, the way by which societies achieve universal healthcare is a more contended topic. Literature about it agrees that there is not a unique way to attain universal healthcare. While some say that any institutional structure can produce universal outcomes, others consider that the more integrated the system, the more possibilities to obtain universal outcomes. This study supports the last idea and seeks to understand the effects that institutional reforms -meant to transform fragmented healthcare systems into more integrated ones- can have on fostering more universal healthcare outcomes. An institutional analysis approach as well as an exploratory inductive stance to quantitative analysis were used as methods to answer the following questions: Has the Colombian Healthcare System accomplished its primary purposes of full coverage and equal service provision? What effects have brought the institutional reforms to the system in terms of access, entitlements, and funding management? Does the initial structure (although reformed) affect the outcomes of the system? Analysis of the institutional features of the healthcare system and its reforms revealed that, currently, it is more unified (at least theoretically speaking). Equal and generous entitlements are now legally established; there have been implemented reforms regarding access, which have allowed the expansion of the coverage throughout the inclusion of populations previously excluded from the system, and, finally, the administration of the health care sources has been centralized progressively. However, the evidence is shown on how insurers’ mismanagement and misuse of healthcare resources and rent-seeking practices have increased services prices, indebtedness and bankruptcy of some insurers and providers. Therefore, the study concludes that although the institutional reforms implemented during the last 10 years have made the healthcare system more integrated, it is unlikely that patients from all over the country receive equal needed and quality services in a system of commercial provisioning and commoditized pricing because it is encouraging its actors to seek profit instead of providing high-quality services, thus making it more difficult to leave up to the true purpose of the system. Resumen: En las sociedades modernas, es ampliamente reconocida la necesidad de proveer atención médica universal. El acceso a los servicios de atención médica necesarios y de calidad en cualquier momento, independientemente de la capacidad de pago, son reclamos incuestionables. Sin embargo, la forma en que las sociedades logran la asistencia universal en salud es un tema discutido. La literatura al respecto concuerda en que no existe una sola forma de lograr la atención médica universal. Mientras que algunos dicen que cualquier estructura institucional puede producir resultados universales, otros consideran que cuanto más integrado sea el sistema, más posibilidades hay de obtener resultados en términos de universalidad. Este estudio apoya la última idea y busca además comprender los efectos que las reformas institucionales -destinadas a transformar los sistemas de salud fragmentados en sistemas más integrados- pueden tener cuando se trata de obtener servicios de salud universales. Se utilizó un método de análisis institucional, así como un enfoque inductivo exploratorio para el análisis cuantitativo como método para responder a las siguientes preguntas: ¿Ha logrado el Sistema de Salud Colombiano sus propósitos primarios de cobertura total e igual prestación de servicios? ¿Qué efectos han traído las reformas institucionales al sistema en términos de acceso, derechos y gestión de fondos? ¿La estructura inicial (aunque reformada) afecta los resultados del sistema? El análisis de las características institucionales del sistema de salud y sus reformas revelaron que actualmente está más unificado (al menos en teoría). La igualdad y generosidad en las prestaciones ahora están legalmente establecidos; se han implementado reformas en materia de acceso que han permitido ampliar la cobertura a través de la inclusión de poblaciones previamente excluidas del sistema. Finalmente, la administración de las fuentes de atención de salud se ha centralizado progresivamente. Sin embargo, la evidencia presentada muestra que la mala gestión de las aseguradoras, el mal uso de los recursos de atención médica, y las prácticas de búsqueda de rentas, han resultado en un aumento en el precio de los servicios, el endeudamiento y la bancarrota de algunas aseguradoras y proveedores. Por lo tanto, el estudio concluye que aunque las reformas institucionales implementadas durante los últimos 10 años han hecho que el sistema de atención médica esté más integrado, es poco probable que los pacientes de todo el país reciban los mismos servicios necesarios y de calidad en un sistema de competencia regulada ya que éste promueve la búsqueda de ganancias en lugar de proporcionar servicios de alta calidad, por lo que es menos posible que cumpla el verdadero propósito del sistema.

2-phenylethanol (2-PE) and 2-phenethyl acetate (2-PEA) are valuable generally recognized as safe flavoring agents widely used in industry. Perfumes, pharmaceuticals, polishes and personal care products, are some of the final products using these compounds as additives due to their rose-like odor. Also, 2-PE is used in disinfectants, pest control, and cleaning products due to its biocide capability. Although most of these additives production are derived from chemical synthesis, the current trend of consumers to prefer natural products has contributed to the development of biotechnological approaches as an alternative way to obtain natural 2-PE and 2-PEA. The most efficient route to bioproduce these compounds is through the bioconversion of L-phenylalanine via the Ehrlich pathway, and most of the advances have been focused on the development of this process. This review compiles the most recent developments in the biotechnological production of 2-PE and 2-PEA, indicating the most studied strains producing 2-PE and 2-PEA, the current advances in the in situ product recovery in liquid systems, an overview of the strain developments, and the progress in the use of residue-based systems. Future research should address the need for more sustainable and economic systems such as those using wastes as raw materials, as well as the scale-up of the proposed technologies. Resumen: 2-Feniletanol (2-FE) y 2-fenetilacetato (2-FEA) son aditivos reconocidos como generalmente seguros con un amplio uso en la industria. Perfumes, fármacos, productos de limpieza o de higiene personal son algunos de los productos finales que contienen estos compuestos con olor a rosas. Además, 2-FE suele emplearse en desinfectantes y como agente de control de plagas dada su actividad antibiótica. A pesar que la mayoría de la producción de estos compuestos se debe a la síntesis química, la tendencia actual de los consumidores a preferir productos naturales ha promovido el desarrollo de diversos enfoques biotecnológicos para obtener 2-FE y 2-FEA natural. La ruta más eficiente para producir estos compuestos es por medio de la biotransformación de la L-fenilalanina por la ruta de Ehrlich. Este resumen compila los desarrollos más recientes en cuanto la bioproducción de 2-FE y 2-FEA, indicando los microorganismos más estudiados, los avances en el desarrollo de estrategias para recuperación “in situ” de los productos, y el progreso en el uso de sistemas basados en residuos. El futuro de estos procesos debería enfocarse en el desarrollo de sistemas más sostenibles y económicos como aquellos que emplean residuos, así como en la mejora del escalado de dichas tecnologías.

Considering the opportunities posed by open data, the following document presents an analysis of the impact generated in the Wayuu indigenous peoples of La Guajira in Colombia, due to Climate Change and the possibilities provided by open data and data gathering, in the policies implemented by the Colombian Government to mitigate the effects of climate change at the national and local level. Climate change is one of the biggest challenges that countries must deal with in this century and in the upcoming years. It is also one of the key subjects of the Millennium Development Goals, especially for developing countries and for the poorest and most vulnerable communities like the indigenous groups. Therefore, bearing in mind that climate change impacts have diverse and complex consequenses, these must be addressed from different points of view, such as its social, environmental and cultural effects. This research will also focus on the identification of the barriers restricting the implementation of open data (OD) regarding enviromental matters in Colombia. The factors that may prevent the successful use of OD in the enviromental sector in Colombia are mainly issues related to lack of the infrastructure needed for a data driven innovations and the insufficient understanding of the importance of data use from different stakeholders. This framework will expose said obstacles, as it attempts to highlight the experience of other countries to finally assess which are the priority factors that must be tackled in order to accelerate the implementation and use of alternative sources of data.

Quenching and partitioning (Q&P) and a novel combined process of hot straining (HS) and Q&P (HSQ&P) treatments have been applied to a TRIP-assisted steel in a Gleeble®3S50 thermomechanical simulator. The heat treatments involved intercritical annealing at 800 °C and a two-step Q&P heat treatment with a partitioning time of 100 seconds at 400 °C. The “optimum” quench temperature of 318 °C was selected according to the constrained carbon equilibrium (CCE) criterion. The effects of high-temperature deformation (isothermal and non-isothermal) on the carbon enrichment of austenite, carbide formation, and the strain-induced transformation to ferrite (SIT) mechanism were investigated. Carbon partitioning from supersaturated martensite into austenite and carbide precipitation were confirmed by means of atom probe tomography (APT) and scanning transmission electron microscopy (STEM). Austenite carbon enrichment was clearly observed in all specimens, and in the HSQ&P samples, it was significantly greater than in Q&P, suggesting an additional carbon partitioning to austenite from ferrite formed by the deformation-induced austenite-to-ferrite transformation (DIFT) phenomenon. By APT, the carbon accumulation at austenite/martensite interfaces was observed, with higher values for HSQ&P deformed isothermally (? 11 at. pct), when compared with non-isothermal HSQ&P (? 9.45 at. pct) and Q&P (? 7.6 at. pct). Moreover, a local Mn enrichment was observed in a ferrite/austenite interface, indicating ferrite growth under local equilibrium with negligible partitioning (LENP). Resumen: El temple y partición (Q&P) y un novedoso proceso combinado de tratamientos de deformación en caliente (HS) y de Q&P (HSQ&P) fueron aplicados a un acero asistido por efecto TRIP en un simulador termomecánico Gleeble®3S50. Los tratamientos térmicos incluyeron recocido intercrítico a 800 °C y un tratamiento térmico de Q&P en dos etapas, con un tiempo de partición de 100 segundos a 400 °C. La temperatura de temple "óptima" de 318 °C se seleccionó de acuerdo con el criterio de equilibrio de carbono restringido (CCE). Se investigaron los efectos de la deformación a alta temperatura (isotérmica y no isotérmica) sobre el enriquecimiento en carbono de la austenita, la formación de carburos y el mecanismo de transformación ferrítica inducida por deformación (SIT). La partición del carbono de la martensita sobresaturada en austenita y la precipitación de carburos se confirmaron mediante tomografía de sonda atómica (APT) y microscopía electrónica de transmisión (STEM). El enriquecimiento en carbono de la austenita fue claramente observada en todas las muestras, siendo en las muestras HSQ&P significativamente mayor que en las Q&P, lo que sugiere una partición adicional de carbono hacia la austenita a partir de la ferrita formada por el fenómeno de transformación de austenita a ferrita inducida por deformación (DIFT). Por APT, se observó la acumulación de carbono en las interfaces austenita/martensita, con valores más altos para las muestras HSQ&P deformadas isotérmicamente (? 11 at.%), en comparación con las muestras HSQ&P deformadas no isotérmicamente (? 9.45 at.%) y Q&P (? 7.6 at.%). Además, se observó un enriquecimiento local de Mn en una interfaz de ferrita/austenita, lo que confirmó el crecimiento de la ferrita en equilibrio local con partición despreciable (LENP).