3.06 Facultad de Ciencias Biológicas

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    Impacto antrópico y alteración ecosistémica en Chile central desde los cazadores recolectores hasta la conquista hispana
    (2022) Godoy Aguirre, Carolina Soledad; Latorre H., Claudio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
    La reconstrucción en el largo plazo de los sistemas socio-ecológicos es de vital relevancia en el escenario de cambio global. Sin embargo, hasta ahora pocos estudios han abordado la ecología histórica de Chile central (32oS - 36oS) mediante un enfoque integrador que considere tanto los sistemas sociales como los sistemas ecológicos de manera acoplada en el tiempo. El objetivo general de este trabajo es comprender cómo se relacionan la densidad demográfica y la intensidad y/o magnitud de los impactos antrópicos (deforestación, incendios forestales, cambio en uso de suelos) durante la transición entre los grupos cazadores-recolectores y las sociedades agro-pastoralistas, abarcando los últimos 3000 años. En el caso de las transformaciones antrópicas sobre el paisaje en tiempos prehispánicos, la introducción de especies cultivadas remonta a casi 2250 años en este territorio, siendo su intensificación progresiva y aparentemente acompañada de aumentos poblacionales desde al menos c. 700-1000 EC. Diversos estudios han sugerido que este proceso pudo traducirse en “presiones” sobre los ecosistemas de Chile central (deforestación, incendios forestales, cambio en uso de suelos). Sobre la base de estos antecedentes planteamos que la transición desde una economía cazadora-recolectora a una horticultora/agropastoralista en Chile central, pudo tener efectos en: (H1) una mayor expansión demográfica durante el período de intensificación hortícola, medible a través de la distribución de probabilidades sumadas de fechados arqueológicos. (H2) Incremento en los indicadores de incendios (partículas de macro-carbón vegetal) en las cuencas durante el período de intensificación hortícola/agrícola. (H3) Una alteración generalizada de los ciclos biogeoquímicos de los ecosistemas terrestres durante el período de mayor crecimiento poblacional e intensificación hortícola, medido mediante valores de δ15N, C/N, y δ13C en el registro sedimentario lacustre. Nuestros resultados muestran una primera e inesperada aceleración de las tasas de crecimiento per cápita previo al establecimiento de la horticultura en la región (c. 700 - 300 AEC). Esta primera expansión está asociada a cambios en las estrategias de movilidad, introducción extremadamente incipiente de primeros cultivos, e innovaciones como la construcción de grandes estructuras de molienda colectiva. Los usos del paisaje son diversos y gran parte de la población se habría ubicado en costas y zonas montañosas. Las dos siguientes aceleraciones (c. 500 CE - 900 CE y 1200 - 1400 CE) ocurren en momentos donde el tamaño poblacional es evidentemente mayor, y se asocian al período de intensificación hortícola/agrícola en la región con una mayor ocupación en los valles. Además, detectamos tres momentos de desaceleración en las tasas de crecimiento per cápita: a comienzos del Período Alfarero Temprano (300 AEC - 500 EC), entre 900 - 1200 EC, y durante el Período Tardío (1400 EC), donde discutimos los aspectos económicos, sociales, ambientales y “arqueo-demográficos” asociados a estos períodos. En el Capítulo II, a partir del registro sedimentario de Lago Vichuquén (34oS) describimos un importante acoplamiento entre la variabilidad climática, el paulatino crecimiento poblacional y un régimen de incendios de alta frecuencia y magnitudes medias-bajas entre 1050 AEC y 750/1000 EC. Interpretamos un manejo controlado y poco severo del paisaje vegetal en momentos previos a la intensificación hortícola en la región. Además, identificamos posibles aperturas controladas del paisaje arbóreo denso, ligado a incipientes evidencias de fitolitos de cf. Zea mays entre c. 50 AEC - 270 EC en el registro sedimentario lacustre. Posterior a 750/950 CE argumentamos que la confluencia entre cambios en la variabilidad climática interanual y el evidente incremento del tamaño poblacional podrían relacionarse con un cambio de régimen en los sistemas socio-ecológicos acoplados. Durante esta transición habría retroalimentaciones entre una probable complejización de la estructura hortícola, aceleración poblacional (cooperación), cambios en la estructura vegetacional, mayor erosión de la cuenca y un mayor control de los incendios de baja frecuencia-magnitud sobre un paisaje vegetal previamente despejado. Mostramos que los siguientes períodos de evidente intensificación agrícola/pastoralista y mayor carga poblacional no se tradujeron en aumento en los incendios de la región, como lo ejemplifica nuestro registro durante la transición Inka-Colonial (c. 1450-1550 EC). Sin embargo, diversos proxies sugieren el aumento de procesos de erosión de la cuenca de Vichuquén, y cambios importantes en los ciclos biogeoquímicos durante este período, iniciándose además una desconexión drástica del sotobosque post 1550 CE. Interpretamos estas trasformaciones como la interacción de estas nuevas construcciones de nicho cultural y una marcada pausa en la variabilidad climática detectada entre c. 1300 - 1500 CE. La frecuencia de incendios aumenta sostenidamente desde el siglo XVII, hasta constituirse en un nuevo régimen de incendios durante el siglo XX, sincrónico al fortalecimiento de la industria de plantaciones exóticas alrededor de 1931 CE. Este nuevo régimen es caracterizado por incendios de media-alta magnitud y culmina en el mayor evento de los últimos 3000 años en nuestro registro (mega-incendio de 2017). Este último y drástico cambio de régimen del sistema socio-ecológico de Chile central sería por lo tanto sólo una breve parte de la ecología histórica de la región, enmascarando múltiples construcciones de nicho cultural y cambios en los sistemas socio-ecológicos acoplados a través de los últimos 3000 años.
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    Modelamiento de los estados del transcriptoma de A. thaliana frente a perturbaciones
    (2018) Moyano Yugovic, Tomás Custodio; Gutiérrez Ilabaca, Rodrigo Antonio; Pontificia Universidad Católica de Chile. Facultad de Ciencias Biológicas
    Hoy en día es habitual el análisis de cambios en la expresión génica para identificar genes relevantes en la respuesta a una perturbación o a una transición en el desarrollo. Sin embargo, muchos de los genes claves para la respuesta de un organismo, no están regulados a nivel de la expresión génica (por ejemplo, genes tempranos en las vías de señalización). Esos genes actualmente están ocultos a los enfoques tradicionales basados en transcriptomas. En este trabajo, abordamos el problema de identificar genes funcionalmente relevantes para una condición “A”, independiente si es que cambian sus niveles de expresión en una condición experimental contrastante. En esta tesis, proponemos un nuevo marco teórico basado en entropía para identificar estos genes. En primer lugar, determinamos los estados del transcriptoma y sus restricciones a partir de una gran cantidad de datos de expresión génica. Encontramos restricciones inherentes a la expresión génica a nivel global que revelan posibles nuevas relaciones funcionales para los genes, que no se obtienen por otros métodos ampliamente utilizados, tales como redes de correlación. Nuestro enfoque, además nos permitió encontrar nuevos genes relevantes en respuesta a perturbaciones, los cuales no necesariamente cambian su expresión en respuesta a dicha perturbación. Nuestro marco conceptual para analizar datos de transcriptomas fue evaluado en dos organismos modelos, Arabidopsis thaliana y Saccharomyces cerevisiae. Esta nueva metodología permite generar nuevas hipótesis acerca de redes regulatorias, las cuales no pueden ser alcanzadas con los métodos existentes. Adicionalmente, con el fin de contextualizar biológicamente listas de genes, se adaptó una metodología basada en análisis de texto que puede complementar la información de herramientas ya existentes, tales como Gene Ontology. Estas metodologías pueden ser fácilmente aplicadas a cualquier organismo que cuente con un número importante de datos transcriptómicos e información.