Descripción: Comprender la arquitectura genética de caracteres ecológicamente relevantes requiere de la contribución de diversas disciplinas dentro de la biología, ya que es necesario conocer numerosos factores involucrados en la expresión de la misma. Por otro lado, es también una oportunidad de poner a prueba hipótesis sobre la evolución de los organismos. Por la tanto, este tipo de análisis debe realizarse en un marco multidisciplinario y el organismo modelo Drosophila melanogaster es ideal para tal propósito. En el presente trabajo se han estudiado diferentes aspectos de la arquitectura genética del comportamiento olfativo en D. melanogaster. En particular, a) se identificaron genes candidatos a participar en el comportamiento olfativo larval, de los cuales algunos son exclusivos de larva y otros también participan en la arquitectura genética del olfato adulto; b) se describieron las propiedades de variación de la arquitectura genética del carácter en larvas y moscas adultas derivadas de poblaciones naturales de Argentina; c) basándose en resultados obtenidos en diferentes niveles de análisis se demostró que la interacción genotipo por ambiente es una parte importante de la arquitectura genética del comportamiento olfativo larval y adulto; d) se encontró que las diferencias en la arquitectura genética del olfato entre estadios del ciclo de vida repercute en que en que la canalización y la presencia de variabilidad genética críptica son más importantes en adulto que en larva y e) se analizaron las fuerzas evolutivas que actúan sobre los genes olfativos en 6 especies pertenecientes al grupo de especie D. melanogaster, lo que permitió determinar que la selección purificadora es el proceso que afecta a las tasas de sustituciones nucleotídicas en la mayoría de los genes olfativos y por el contrario la selección positiva tiene poca incidencia, también que las tasas de evolución de los genes olfativos dependen de la posición que ocupan en el sistema olfativo en la mayoría de las especies analizadas.

Descripción: En los vertebrados superiores, la regulación de la función reproductora depende de laintegración encéfalo-hipófiso-gonadal. Distintos sistemas neurosecretores interactúanentre si, y con la hipófisis, para regular la secreción de gonadotrofmas. LH y FSHcontrolan la gónada y ésta, a través de su secreción, regula la función central. Estosmecanismos se ponen en marcha durante la vida embrionaria y se desarrollancoordinadamente a medida que el animal crece, hasta completar su maduración en lapubertad, momento en que el individuo culmina su capacitación para reproducirse ymantener la especie. En este trabajo, nos propusimos estudiar la participación de las poliaminas en laregulación de la capacidad secretora del hipotálamo y la hipófisis en la rata de la cepa Sprague-Dawley, desde el nacimiento hasta la pubertad. Las poliaminas, putrescina (PUT), espermidina (SPD), espermina (SPM) y agmatina (AGM), son aminaspolicatiónicas relacionadas con múltiples funciones celulares, hallándose en elevadaconcentración en cerebro de mamífero. Desarrollamos un método de cuantificación práctico, preciso y rápido para ladeterminación de poliaminas por HPLC en diferentes matrices, siendo nuestro especialinterés, su cuantificación en hipotálamo e hipófisis. Utilizando esta técnica, describimosla ontogenia de las diferentes poliaminas durante el desarrollo, en ambos tejidos. Losniveles de PUT, SPD y AGM tienen importantes cambios en el período analizado (1 a 29 días), observándose las mayores concentraciones durante la 1ra y/o 2da semana. Encambio SPM permanece constante en hipófisis y fluctuante en hipotálamo, conmáximos los días 1 y 14. Se observaron diferencias sexuales sólo para SPM y AGM en ambos tejidos y para SPDen hipotálamo, siendo las concentraciones en los machos superiores a las de lashembras. PUT no presenta diferencias sexuales en ninguno de los dos tejidos. En cuanto a las diferencias halladas entre tejidos, PUT, SPD y SPM se encuentran enmayor concentración en hipófisis, en cambio con AGM ocurre lo contrario, siendo sumayor concentración hipotalámica. Tratamientos "in vivo" con DFMO, inhibidor de la síntesis de poliaminas, señalaron queexiste un período de fundamental importancia (días 1 a 9) solamente en la hembra,donde la alteración de las concentraciones de poliaminas produce un retraso en laeclosión puberal, evento acompañado principalmente por valores aumentados de FSHen forma prolongada durante la etapa infantil. Tratamientos cortos o posteriores noproducen ningún efecto. Este tratamiento con DFMO produce una inhibición de PUT y SPD, un aumento de SPM y ningún cambio en AGM, tanto en hipotálamo como enhipófisis. Observamos, utilizando modelos "in vitro", que los hipotálamos de estas hembrastratadas con DFMO poseen a los 10 dias de edad, una mayor sensibilidad de liberaciónde GnRH ante estímulos inespecíficos (KCl 11 mM), y que las hipófisis liberan más FSH ante GnRH (10-8M). No se observan cambios en la liberación de LH ni de PRL. Demostramos además, que el número de receptores hipofisarios de GnRH se halladisminuido en esta edad. En cultivos de células adenohipofisarias de ratas hembra de 6 y 15 días de vida, laincubación con DFMO durante 4 días, produce una mayor liberación basal de FSH, sinalterar LH, sólo en las células provenientes de animales de 6 días. Esto indicanuevamente, que el tratamiento es efectivo en edades tempranas del desarrollo y que lahormona principalmente afectada es FSH. Cuando se incuban explantes hipotalámicos o de adenohipófisis de ratas hembra de 6días con las diferentes poliaminas, PUT, SPD y AGM son capaces de inhibir lasecreción de GnRH, FSH y LH. SPM presenta un efecto inhibidor de FSH nopersistente en el tiempo. Ante la liberación inespecífica de GnRH por el ion K+ parahipotálamo y específica de FSH y LH por GnRH para hipófisis, los tejidos incubadoscon poliaminas no presentan modificaciones en relación con los controles. Nuevamente,no se observan efectos si el mismo tratamiento se realiza con tejidos de animales de 15días, momento en cual las poliaminas parecen no ejercer ninguna acción sobre laliberación hormonal. Concluimos que los niveles normales de poliaminas, en especial durante los primeros 10días de vida donde las concentraciones de PUT, SPD y AGM están elevadas, sonimportantes para el desarrollo del eje hipotálamo-hipófiso-gonadal. El tratamiento con DFMO en ratas hembras neonatales, al inhibir PUT y SPD, altera directamente laregulación hormonal provocando una liberación prolongada de FSH con el consecuenteretraso madurativo de la unidad hipotálamo-hipofisaria y el retraso puberal. Por ende, la participación de las poliaminas (especialmente PUT y SPD) seria defimdamental importancia en la regulación de la secreción gonadotrófica y de GnRHdurante los períodos neonatal e infantil, etapas críticas en las que se establece ladiferenciación sexual.

Descripción: La ontogenia comprende las modificaciones que ocurren en un individuo desde su formaciónhasta la adultez. Las trayectorias ontogenéticas pueden ser afectadas por procesos deselección natural, y su estudio puede ayudar a comprender aspectos evolutivos, ecológicos yde desarrollo. El cráneo de los mamíferos es una estructura compleja que aloja al cerebro, alaparato masticatorio, al aparato visual, al aparato auditivo, y al aparato respiratorio yvocalizador. Por lo tanto, el cráneo resulta una estructura adecuada para explorar hipótesisrelacionadas con la adaptación y restricciones del desarrollo. Los Odontocetos en particular,el grupo de estudio, son mamíferos marinos pertenecientes al Orden Cetacea. El suborden Odontoceti es el grupo de mamíferos marinos más diverso, incluyendo 10 Familias con almenos 71 especies, entre ellos los delfines oceánicos, monodóntidos, delfines de río,marsopas, zifios y cachalotes. En esta tesis se estudió el desarrollo ontogenético postnatal, eldimorfismo sexual y la asimetría direccional en cráneos de cetáceos odontocetospertenecientes a la familia Delphinidae (14 especies), y a la superfamilia Inoidea (2 especies)a través de una aproximación de morfometría geométrica y tradicional. Se estudiaron enprofundidad las siguientes especies Sudamericanas: el delfín franciscana, Pontoporiablainvillei; la tonina overa, Cephalorhynchus commersonii; el delfín austral, Lagenorhynchus australis; y el delfín oscuro, L. obscurus. Además, se realizaron análisis conun enfoque filogenético, incluyendo especies de otras regiones del mundo con unarepresentación taxonómica amplia (n=1009 especímenes, 16 especies). Se realizaron análisisde morfometría geométrica en tres dimensiones considerando 52 landmarks craneales, yanálisis de morfometría tradicional considerando 16 variables craneanas, incluyendo análisisde alometría, análisis multivariados, y optimizaciones en topologías filogenéticas. Enrelación a las singularidades de las especies analizadas en detalle, P. blainvillei presentódimorfismo sexual en la parte dorsal de los premaxilares y la apertura nasal, que podría estarligado a diferencias en las capacidades de vocalización en función del sexo. Por otro lado, C.commersonii presentó dimorfismo sexual en el tamaño del cráneo, y solo en ejemplaresadultos. Por último, las diferencias en la morfología craneana y en las trayectoriasontogenéticas entre L. obscurus y L. australis se asocian a diferencias en el uso de hábitat,dieta, y capacidades de ecolocalización. La morfología característica hallada en los juveniles (i.e., cráneo corto y globoso) y en los adultos (i.e., cráneo largo y dorsoventralmenteachatado) coincidió con las tendencias ontogenéticas conservadas en la mayoría de losmamíferos (inclusive terrestres). El cráneo de las especies analizadas presentó tendenciasdiferentes en variables asociadas al neurocráneo y el esplacnocráneo. En general, lasvariables vinculadas al neurocráneo presentaron tendencias alométricas negativas, mientrasque las variables asociadas al esplanocráneo presentaron tendencias isométricas oalométricas positivas. Las especies analizadas presentaron también algunas tendenciasontogenéticas comunes entre sí, específicas de odontocetos, como la acentuación de latelescopización, y la profundización del perfil facial. Además, las variables vinculadas conel aparato de respiración/producción de sonido fueron las que mostraron mayor cantidad decambios evolutivos, sugiriendo que las mismas han sido puntos focales en la evolución delgrupo. La asimetría direccional se concentró en la región posterior de los premaxilares y lasnarinas externas, y resultó más pronunciada en las especies de la familia Delphinidae que enlas especies de la superfamilia Inoidea. Este hecho está probablemente asociado a unrefinamiento de las capacidades de ecolocalización en Delphinidae. Por otro lado, elincremento del nivel de asimetría direccional durante la ontogenia resultó muy bajo o nuloen todas las especies estudiadas, indicando su importancia desde el comienzo de la vidapostnatal. En cuanto al dimorfismo sexual, los rasgos dimórficos hallados se expresaron entodos los casos como autapomorfías, y no se detectaron sinapomorfías vinculadas aldimorfismo sexual. En un contexto evolutivo, Delphinidae e Inoidea presentaron morfologíascompletamente diferentes en ejemplares juveniles y adultos, evidenciando una asociaciónentre la morfología y la filogenia. Por otro lado, dentro de la familia Delphinidae, lasdiferencias morfológicas detectadas entre especies no fueron asociadas exclusivamente afactores ecológicos o filogenéticos, dado que no se detectó una buena asociación entre losdatos craneanos y la filogenia, o características básicas de la ecología (i.e. hábitat). A su vez,se halló, en este grupo, un alto número de autapomorfías, en oposición a un bajo número desinapomorfías, probablemente vinculado a la rápida evolución del grupo. Los ejemplares dela subfamilia Lissodelphininae presentaron una menor diversidad morfológica que aquellosde la subfamilia Delphininae, probablemente ligada al hecho de que las especies de Delphininae tienen distribuciones más cosmopolitas en comparación con las especies de Lissodelphininae, cuyas especies están más aisladas entre sí.

Descripción: Entender la evolución del desarrollo ontogenético es esencial para comprender cómo la evolución morfológica se mueve en el espacio fenotípico y el origen de la disparidad morfológica resultante. No todas las variantes morfológicas son igualmente posibles de ocurrir porque las propiedades variacionales del desarrollo influyen en qué tan propensos son los rasgos a variar, limitando la respuesta evolutiva a factores externos de selección a ciertas direcciones del espacio fenotípico. Como aporte a esta problemática desde un punto de vista paleobiológico, presento en esta tesis el análisis de tres patrones morfológicos que son relevantes para discutir distintos mecanismos ontogenéticos de evolución morfológica: alometría, integración morfológica y miniaturización. Estos aspectos fueron analizados utilizando como modelo a los temnospóndilos, un clado de anfibios particularmente especioso durante el Paleozoico tardío y el Triásico. La elección de este grupo se debe a que su abundante y exquisito registro fósil permite el análisis cuantitativo de patrones ontogenéticos y de formas adultas a gran escala taxonómica y, ademas, hipótesis actuales proponen que miembros de un clado de temnospóndilos paleozoicos, los dissorophoideos, fueron ancestrales a los batracios (anuros y salamandras). Por lo tanto, el estudio de ese grupo también contribuye a comprender la evolución de uno de los grandes grupos de vertebrados vivientes. Primeramente, utilizando herramientas de morfometría geométrica, muestro que los patrones alométricos del desarrollo del dermatocráneo son altamente conservados en temnospóndilos y que dichos patrones también se observan a nivel macroevolutivo, lo cual indica que la alometría ontogenética pudo haber actuado como una línea de menor resistencia para la evolución morfológica del clado. Paralelamente, comparo los patrones de integración morfológica craneana intraespecífica y evolutiva en distintas especies y clados de temnospóndilos, respectivamente. A diferencia de la alometría ontogenética, la integración intraespecífica resulta ser muy variable en temnospóndilos y los patrones a nivel evolutivo no se correlacionan con los correspondientes a nivel de especie. Esto sugiere que la integración craneana podría haberse visto más condicionada por factores extrínsecos como la selección natural que por mecanismos intrínsecos del desarrollo. Por último, pongo a prueba hipótesis previas que proponen que la miniaturización (i.e., la evolución de un tamaño corporal extremadamente pequeño) en dissorophoideos fue la principal causa de cambios morfológicos drásticos, jugando un rol central en la evolución morfológica del clado y en el origen de los batracios a partir del mismo. En base a observaciones cualitativas y datos morfométricos lineales y geométricos, expongo que no hay evidencia que sostenga que la morfología de los dissorophoideos más pequeños sea radicalmente distinta a la de taxones emparentados de mayor tamaño corporal. En cambio, la similitud entre los patrones alométricos craneanos a nivel evolutivo en dissorophoideos y los alométricos ontogenéticos de un dissorophoideo basal indica que muchos rasgos del cráneo de los taxones pequeños son pedomórficos. A partir de estos resultados, concluyo que el truncamiento de la ontogenia, y no la miniaturización, pudo haber jugado un rol predominante en la evolución morfológica del clado. Teniendo esto en cuenta, discuto el supuesto rol de la miniaturización en el origen de los batracios dentro de los dissorophoideos.

Descripción: Se estudió la biología reproductiva de cuatro especies de Vigna nativas de la Argentina con potencial forrajero y/u ornamental. Vigna adenantha (G. F. W. Meyer) Maréchal Mascherpa & Stainier, Vigna candida (Vell.) Maréchal Mascherpa & Stainier, Vigna caracalla (L.) Verdc. y Vigna luteola (Jacq.) Benth., en poblaciones naturales y en un cultivo en C.A.B.A. Se investigó la ontogenia, morfología y función de los nectarios extraflorales (NEFs) asociados a las inflorescencias, así como la utilidad de éstos para la taxonomía. Además se exploraron otros aspectos reproductivos relacionados con los NEFs plausibles de contribuir a esta disciplina: morfología de semillas y plántulas, longevidad de las plantas, biología floral y sistema reproductivo. Los caracteres que resultaron útiles fueron la morfología de las semillas y de las plántulas, el tipo de germinación, la longevidad de las plantas, los atributos florales, la cantidad de NEFs, su anatomía y citología. Los NEFs se originan de flores abortivas. La secreción e granulocrina. La ontogenia del primer o único NEF funcional es concordante con el desarrollo del polen y del megagametofito de las flores del mismo nudo. Las hormigas que visitaron los NEFs no constituyeron una defensa biológica contra los fitófagos, tratándose de un mutualismo laxo.

Descripción: La familia Cichlidae es una de las más numerosas del Orden Perciformes, está constituida por alrededor de 1300 especies. En Sudamérica existen unas 400 especies que representan cerca del diez por ciento de la ictiofauna de agua dulce. En la Argentina existen unas 45 especies de cíclidos formalmente descriptas. La distribución de los peces está determinada por factores históricos y por los mecanismos adaptativos en las tres dimensiones elementales del nicho ecológico (la espacial, la trófica y la reproductiva), y está fuertemente influenciada por factores ambientales. Estos factores influyen de diferente manera y con diferente intensidad sobre los organismos, los cuales presentan distintos rangos de eficiencia biológica, en respuesta a factores como temperatura, salinidad, pH, velocidad de la corriente y sustrato, entre otros. Dicha eficiencia depende de las condiciones ecofisiológicas del pez. Algunos valores de los parámetros ambientales son letales o limitantes y determinan el desarrollo de estrategias adaptativas, las cuales pueden reflejarse tanto en estructuras anatómicas, como en la fisiología y el comportamiento de los peces. En esta tesis se planteó como objetivo determinar la influencia de distintos factores ambientales (salinidad, dureza) sobre la morfología, morfometría y química del otolito, utilizando como referencia a Australoheros facetus y comparándolo con otras especies dulceacuícolas Neotropicales. En este trabajo se describe por primera vez el patrón morfológico de las sagittae de diferentes especies Neotropicales de la familia Cichlidae: Cichlasoma dimerus, Gymnogeophagus meridionalis, Crenicichla lepidotta y C. Scotti. En el caso de A. facetus se describió el patrón morfológico y se determinaron las modificaciones morfológicas y morfométricas de las mismas durante las etapas del desarrollo, estableciéndose y caracterizándose dos grupos de sagittae, que corresponderían a juveniles y adultos. Estas variaciones morfológicas y morfométricas observadas durante el desarrollo de A. facetus podrían estar asociadas principalmente a factores biológicos (madurez sexual, crecimiento) y ecológicos (tipo biológico, uso de la columna de agua). Se elaboró una clave dicotómica de las especies estudiadas utilizando caracteres de la topografía de la cara interna y externa de la sagitta. En cuanto a la relación entre los peces y el ambiente, se cuantificó la resistencia y/o tolerancia a niveles máximos de salinidad, en condiciones controladas de laboratorio y se determinó el nivel letal incipiente mediante las técnicas de tiempo de resistencia y de dosificación de mortalidad en dos especies de cíclidos Neotropicales (A. facetus y Cichlasoma biocellatum). Los resultados hallados indican que los cíclidos presentan una alta tolerancia a la salinidad en condiciones experimentales, la cual supera ampliamente los límites de variación ambiental, y esto puede ser considerado como un relicto fisiológico de sus ancestros marinos. Otro de los aspectos novedosos estudiados en el contexto de la relación pez-ambiente, fue la composición química del otolito, la cual ha sido analizada por primera vez en peces dulceacuícolas sudamericanos en este trabajo. Se determinó experimentalmente que factores ambientales como altos niveles de salinidad y dureza influyen en la composición química de los otolitos sagitta de A. facetus. Además se propone a las sagittae como bioindicadores del ambiente que frecuente el pez, teniendo en cuenta diferentes aspectos de la biología y la ecología de los peces y la influencia de las condiciones ambientales. En este trabajo se estableció la existencia de una estrecha relación entre la morfología del otolito, la silueta del pez, forma de la aleta caudal y la capacidad de natación en las especies estudiadas. Los peces de cuerpo comprimido y aleta caudal ahorquillada, son buenos nadadores y presentan una sagitta alargada pequeña con un eje antero-posterior mayor. Los peces de cuerpo elongado y caudal redondeada tendiendo a sublanceolada, son buenos nadadores y aceleradores y poseen el otolito sagitta alargado y los peces de cuerpo orbicular y caudal redondeada son especialistas en maniobra y tienen el otolito sagitta subcircular a circular y bien desarrollado. Por otro lado se concluye que un estudio detallado de la morfología, morfometría y de la química del otolito permitiría reconstruir gran parte de la historia de vida del pez y su asociación con el ambiente.

Descripción: En esta Tesis hemos examinado los efectos de la variación ambiental sobre caracteres de historia de vida (tamaño del cuerpo, tiempo de desarrollo y viabilidad) y fisiológicos (tasa metabólica) en poblaciones naturales de Drosophila. El objetivo principal fue analizar críticamente las teorías vigentes acerca de: a) los patrones de distribución de la variación de estos caracteres y de sus alometrías en diferentes niveles: interespecífico, interpoblacional e intrapoblacional, b) las respuestas de los diferentes estadios del ciclo de vida a diversos tratamientos térmicos y c) la relación entre la temperatura y el stress ambiental. Con ese fin, se recolectaron moscas de diferentes poblaciones de D. buzzatii, D. simulans y D. melanogaster, y se las sometieron a diferentes tratamientos térmicos algunos con temperatura constante y otros con temperaturas alternadas. Nuestros resultados muestran que: 1) los diferentes caracteres y sus relaciones alométricas presentan distintos patrones en los diferentes niveles jerárquicos analizados, 2) los estadios del ciclo de vida responden de modo diverso a los cambios térmicos, 3) los tratamientos alternados actuarían sólo como un factor de stress en casos de grandes amplitudes térmicas.

Descripción: La regulación de la biosíntesis del Hemo a partir de ALA, en el hígado humano, se asemeja más a la del hígado de pollos que a la del hígado de ratas. Se estudiaron en forma comparativa las propiedades de cuatro enzimas del camino biosintético del Hemo en hígados y sacos vitelinos (SV) de embriones de pollos, principales sitios de biosíntesis de ese tetrapirrol, durante el desarrollo de los embriones de aves. En embriones de pollos se investigó la acción de metales y pesticidas órgano clorados y fosforados, sobre la biosíntesis del Hemo y los efectos toxicológicos y teratogénicos. La ontogenia de las enzimas del camino biosintético del Hemo respondió a los cambios en la intensidad de biosíntesis de dicho tetrapirrol en ambos tejidos. Se sugirió que el estado del desarrollo de los embriones debe ser tenido en cuenta al utilizar este sistema como biomarcador. Se purificó la ALA-D de SV. Estudios in vitro: los efectos de Pb²+, Cd²+, Cu²+, Mg²+, Zn²+, Na+, K+ y Li+ sobre la actividad de ALA-D, de hígados y SV de embriones de pollos, se explicaron considerando sus capacidades de ácido-base de Lewis, geometría de coordinación y configuración electrónica de valencia. Cd2+ y Cu2+ resultaron potentes inhibidores no alostéricos, aún más que Pb2+. Se demostró por primera vez la reactivación de la ALA-D de pollos por Mg2+, tanto luego de una demetalización, como sin ella. Se observaron efectos menores sobre PBG-D, URO-D y CPG-ox. Estudios in vivo: se estudiaron los efectos de Cd²+, Cu²+ y Pb²+, sobre las actividades de ALA-D, PBG-D, URO-D y CPG-ox, de hígados y SV de embriones de pollos. Cd²+ provocó mayor mortalidad en los embriones que Pb²+ y Cu²+. Estos tres metales resultaron teratógenos: Cd²+ > Pb²+ > Cu²+, aunque los mecanismos embriopáticos permanecen inciertos. Los efectos sobre las actividades de las enzimas del camino biosintético del Hemo, señalaron al SV como tejido de preferencia para el estudio de marcadores de toxicidad por metales. HCB y Paratión afectaron la síntesis de Hemo más en hígado, que en SV. La inalterada actividad de ALA-D, la leve activación de PBG-D y la inhibición de URO-D y CPG-ox,explicarían la fluorescencia observada en el hígado debida a la acumulación de porfirinas. El HCB fue el causante del daño hepático puesto de manifiesto a través de la examinación histológica. El daño hepático consistió alteraciones del parénquima, observado como necrosis hepática parcial, hepatocitos agrandados y espumosos, sinusoides colapsados y ausencia de pigmentos biliares en los canalículos y conductos biliares. La distribución de los lípidos también se vio alterada. El Paratión fue una droga muy letal, teratogénica y porfirinogénica, mientras que el HCB no fue particularmente letal ni teratogénico.