A new hypothesis for the importance of seed dispersal in time

Most studies on seed dispersal in time have focused on seed dormancy and the physiological triggers for germination. However, seed dispersed by animals with low metabolic and moving rates, and long gutpassage times such as terrestrial turtles, could be considered another type of dispersal in time. This study tests the hypothesis that seeds dispersed in time may lower predation rates. We predicted that seeds deposited below parent trees after fruiting fall has finished is advantageous to minimize seed predators and should show higher survival rates. Four Amazonian plant species, Dicranostyles ampla, Oenocarpus bataua, Guatteria atabapensis and Ocotea floribunda, were tested for seed survival probabilities in two periods: during fruiting and 10-21 days after fruiting. Experiments were carried out in two biological stations located in the Colombian Amazon (Caparú and Zafire Biological Stations). Seed predation was high and mainly caused by non-vertebrates. Out of the four plant species tested, only Guatteria atabapensis supported the time escape hypothesis. For this species, seed predation by vertebrates after the fruiting period increased (from 4.1% to 9.2%) while seed predation by nonvertebrates decreased (from 54.0% to 40.2%). In contrast, seed predation by vertebrates and by non-vertebrates after the fruiting period in D. ampla increased (from 7.9% to 22.8% and from 40.4% to 50.6%, respectively), suggesting predator satiation. Results suggest that for some species dispersal in time could be advantageous to avoid some type of seed predators. Escape in time could be an additional dimension in which seeds may reach adequate sites for recruitment. Thus, future studies should be address to better understand the survival advantages given by an endozoochory time-dispersal process. Rev. Biol. Trop. 59 (4): 1795-1803. Epub 2011 December 01.

La mayoría de estudios sobre dispersión de semillas en el tiempo tratan sobre la dormancia de las semillas y los procesos fisiológicos que disparan su germinación. Sin embargo, la dispersión de semillas por animales de bajas tasas metabólicas y largos tiempos de retención, como por ejemplo los reptiles, podría ser considerada otro tipo de dispersión en el tiempo. Este estudio prueba la hipótesis que las semillas dispersadas por tortugas pueden evadir a los depredadores en el tiempo. Semillas depositadas bajo árboles parentales luego de que la cosecha haya terminado es ventajoso para escapar de depredadores denso-dependientes y por lo tanto deberían mostrar mayores tasas de supervivencia. La hipótesis se probó en cuatro especies de plantas amazónicas, Dicranostyles ampla, Oenocarpus bataua, Guatteria atabapensis y Ocotea floribuna, durante dos periodos: durante la cosecha y varios días después de la cosecha de frutos. Los experimentos se llevaron en dos estaciones biológicas de la Amazonia colombiana (Caparú y Zafire). Los principales depredadores de semillas fueron los no vertebrados y por lo tanto fueron el factor que más influyó en la supervivencia de las semillas en ambas áreas de estudio. De las cuatro especies probadas, sólo Guatteria atabapensis validó la hipótesis de la ventaja de la dispersión en el tiempo. Para esta especie, la depredación de semillas por vertebrados después del periodo de cosecha incrementó (de 4.1% a 9.2%) mientras que la depredación de semillas por no vertebrados disminuyó (de 54.0% a 40.2%). Por el contrario, la depredación de semillas por vertebrados y por no vertebrados después del período de la cosecha para D. ampla incrementó (de 7.9% a 22.8% y de 40.4% a 50.6% respectivamente), sugiriendo saciación de depredadores. Los resultados sugieren que para algunas especies, el escape en el tiempo podría ser ventajoso para evadir algunos tipos de depredadores. El escape en el tiempo podría ser una dimensión adicional en donde las semillas podrían alcanzar lugares adecuados para su reclutamiento. Futuros estudios deberían realizarse con el fin de entender mejor las ventajas de supervivencia dadas por la dispersión en el tiempo luego de un proceso de endozoocoria.

Cellular signalling in vertebrate pigment cells

Chromatophores are specialized integumental stellate cells that synthesize and store pigments. Pigment granules are translocated within chromatophores of poikilothermic vertebrates and crustaceans in response to photic, thermal and/or neurohormonal stimuli, allowing the animal to rapidly change color for thermoregulation, adaptation to light and background, and social behavior display. Birds and mammals do not show color changes, but may present slow long-term responses, such as melanocyte proliferation, melanin synthesis and melanin granule translocation into feathers, hair and surrounding keratinocytes. Pigment translocation in lower vertebrates as well as pigment production in all vertebrates are modulated by a variety of hormones and neurotransmitters acting on transmembrane receptors located on the cell surface. Alpha-melanocyte-stimulating hormone (alpha-MSH), melanin-concentrating hormone (MCH), melatonin and catecholamines are the most important pigment cell agonists in vertebrates. The major signalling pathway leading to pigment dispersion and melanin synthesis appears to involve stimulation of adenylate cyclase followed by an increase in the cAMP level and activation cAMP-dependent protein kinases (PKAs). Another melanogenesis related intracellular pathway involves the activation of protein kinase C (PKC) by diacylglycerol, and the increase in cytosolic Ca2+ by inositol triphosphate. Growth factors such as basic fibroblast growth factor (bFGF), hepatocyte growth factor (HGF) and mast cell growth factor (MGF or KIT tigand), and UV radiation modulate the melanogenic and mitogenic processes in vertebrates melanocytes as well.

Thermoregulatory spectrum in vertebrates.

Thermoregulatory mechanisms and control of homeothermy are quite recent from evolutionary stand point. Animals have either simply recruited or modified other regulatory systems for the purpose of thermoregulation. The degree of such recruitments or modifications vary among different class of vertebrates thus giving rise to a relative diversity in the spectrum of thermoregulatory control and mechanisms. The review briefly summarizes the evidence showing that body temperature control is not an isolated regulated system in vertebrates, rather, a hierarchically integrated multiple system. The available information shows that pineal transduces environmental cues for photoperiodic and seasonal adjustments to the preoptic area of anterior hypothalamus via its primary secretory product, melatonin. The hypothalamus integrates the information and then sets the effector recruitment for each control system consistent with the metabolic rate of the animal taking into considerations the cost and benefit of the action taken. The overwhelming similarity in response to different constituents of the thermoregulatory spectrum contradicts the aphorism that cold-blooded animals are dependent on ambient temperature. It is our collective view that there is no fundamental difference between ectotherms and endotherms since the two vary only in the degree of their ability to maintain thermal homeostasis.

Melatonin: a master hormone and a candidate for universal panacea.

The molecule of melatonin seems to have been evolutionarily conserved. Its presence has been demonstrated in almost all groups of organisms, from plants, protozoa to people. During evolution, melatonin is claimed to have mediated dark adaptation. The universal presence of melatonin may be because it is lipophilic in nature which enables it to cross all biological (lipid membrane) barriers and to diffuse into every compartment of the cell, and because it serves as an antioxidant and is used as a free radical scavenger. In vertebrates, the pineal gland is the single largest source of melatonin production although, especially in non-mammalian vertebrates, other organs (e.g. retina, harderian gland etc.) may contribute significantly to the blood melatonin levels. In invertebrates, on the other hand, the pineal gland is absent and, therefore, melatonin secretion is clearly derived from another source(s). Regardless of the site of synthesis and the nature of organisms (diurnal, nocturnal or crepuscular), melatonin is secreted in the night and melatonin biosynthetic pathway remains essentially the same. Tryptophan, an amino acid derived from dietary sources, undergoes a series of enzymatic reactions to produce melatonin. The rhythm in melatonin secretion is generated endogenously by the circadian pacemaker(s) in the suprachiasmatic nuclei (SCN), and regulated by environmental light:dark cycle. Melatonin through its action on the SCN synchronizes disrupted or free-running circadian rhythms, and regulates a variety of daily and seasonal changes in the physiology and behaviour of animals. Emerging scientific evidence for the role of melatonin as therapeutic agent in the treatment of circadian rhythm-associated sleep disorders in persons having normal social working hours and shift workers, in jet lag, in immunological functions etc. have considerably increased interest in this hormone molecule. The role of melatonin in organisms physiology has now been widely recognized, and the wealth of information accumulated in the past two decades indicate it to be the best hormone candidate to be investigated for a universal panacea.

Chemical reception in vertebrate olfaction: evidence for multiple transduction pathways

Odorant detection takes place at the receptor neurons of the olfactory epithelium and odorant discrimination relies in an important degree on these chemosensory cells. Here we review the evidence for the participation of multiple transduction pathways in the mechanisms of odor recognition in olfactory neurons

Estudio comparativo de la audición por potenciales provocados auditivos del tallo cerebral, en anfibios, reptiles, aves y mamíferos / Comparative study of hearing by brainstem auditory evoked responses on amphibians, reptiles, birds and mammals

Este trabajo compara, mediante potenciales provocados auditivos del tallo cerebral (PEAT), las diferencias funcionales entre especies que representan cuatro grupos taxonómicos de vertebrados terrestres (Anfíbios, reptiles, aves y mamíferos). Se observaron dos ondas, de mayor latencia en Rana catesbeina, cuatro en el Sceloporus torcuatus, cuatro de latencia corta en Columba livia, y siete en humanos con una latencia relativamente mayor. Los umbrales aduditivos descienden conforme se avanza en la escala filogenética

Visión filogenética de los ácidos biliares / Phylogenic diversity of bile acids

Bile acids are the most important solutes of bile; they are essential in cholesterol degradation, solubilization and excretion; they are determinants of bile flow and secretion and their role is crucial in the intestinal absorption of lipids and lipid soluble vitamins. In amphibia and in cartilaginous fish, the 27C cholestane molecule is hydroxylated to vertebrates of a more recent evolutionary origin, the lateral chain is shortened to 24C and oxydated to cholestanoic acids. Further transformations include chemical changes in the cholestane skeleton and in the lateral chain (hydroxylations, dehydroxylations, epimerization, etc.) Inthe intestinal lumen, the saprophytic flora provides enzymes catalysing new changes that originate secondary bile acids. During entero-hepatic circulation, another variety of bile acids appear, commonly termed tertiary bile acids. A recet study of Lee R Hagey characterized bile acid composition of over 600 species of vertebrates, showing that bile acid composition of bile has been the subject of an interesting evolutionary phenomenon and that it is a chemical marker of biodiversity in vertebrates

La matriz extracelular y los diferentes tipos de colágena / The extracellular matrix and the different collagen types

Las cilágenas son una familia de proteínas que forman parte de la matriz extracelular. Se han descrito hasta ahora, 14 tipos genéticos que tienen en común, ser proteínas estructurales que contienen uno o más dominios con una estructura de triple hélice. Todas las moléculas participan en agregados supramoleculares y forman estructuras muy variadas que se han intentado agrupar en diferentes clases. 1) las colágenas fibrilares que se encuentran en la mayoría de los tejidos conjuntivos y que constituyen las fibras con bandas características que se observan al microscopio electrónico (colágenas tipo I, II, III V y XI); 2) Las colágenas, con triple hélice interrumpida, asociadas a fibras que parecen conectar las fibrillas a otros elementos de la matriz (colágenas tipo IX, XII y XIV); 3) Las colágenas que forman láminas basales o membranas proteicas que rodean tejidos u organismos (colágenas tipo IV y VIII); 4) Colágenas que forman fibrillas de encaje entre el epitelio basal y las fibras de colágenas (colágena tipo VII); 5) Colágenas que forman filamentos en rosario que pueden interactuar entre las fibras y las células (colágenas tipo VI)

Spermatozoon maturation in vertebrates with internal fertilization

La maduración del espermatozoide de los mamíferos ocurre durante su tránsito a través del epidídimo. La maduración comprende una serie de cambios morfológicos y fisiológicos que comprenden la adquisición de la capacidad fertilizante de la gameta. Este proceso de maduración ha sido estudiado principalmente en los mamíferos, pero existen datos que revelan que los pájaros, reptiles y ciertos tipos de peces poseen características similares. El análisis anatómico e histológico del epidídimo de los mamíferos y de los conductos de Wolff de algunos pájaros y reptiles muestra el predominio de un sistema de células secretoras. Las proteínas secretadas por los conductos de los machos parece ser un factor importante en la adquisición de la motilidad del espermatozoide, así como en los cambios que ocurren en la organización molecular de la membrana plasmática. Los cambios que ocurren en la membrana plasmática de los espermatozoides de mamíferos se relacionan con la adquisición de proteínas foráneas (de origen epididimario). Algunos de estos cambios de la membrana parecen conectarse con el fenómeno de capacitación y también con la interacción de las gametas durante la fertilización. El uso de anticuerpos contra las proteínas del conducto de Wolff ha mostrado que los espermatozoides de los pájaros y reptiles también incorporan proteínas durante su pasaje a través de este conducto. Sin embargo, en los pájaros y también en los reptiles, la capacitación no es un prerequisito para fertilizar y algunos son capaces de fertilizar con espermatozoides del testículo. Por consiguiente se plantea la cuestión acerca del real significado de los cambios de maduración en estos vertebrados. Las proteínas adquiridas durante la maduración en tales especies tendrían funciones diferentes a las de los mamíferos, probablemente como apoyo para la sobrevivencia de los espermatozoides durante el transporte en el tracto reproductor femenino, donde as veces son depositados por largo tiempo. Posiblemente un rol similar podrían tener los cambios de superficie en las gametas de los mamíferos cuando están en el tracto reproductor femenino