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Creating dynamic maps of biodiversity: examples in R + Google Earth
The seminar will focus on application of open source tools for analysis of biodiversity data. The focus is put on R statistical computing environment and its various Environometrics and Spatial packages. There are three main opportunities for using R: (1) vitality and high speed of development of R, (2) academic openness of developers and their willingness to collaborate, and (3) increasing sympathy for spatial data analysis and visualization. Spatial statisticians generally believe that geostatistical techniques are suited only for modeling of features that are inherently continuous (spatial fields); discrete objects (points, lines, polygons) should be analyzed using point pattern analysis and similar methods. A method is suggested that tries to bridge this gap by combining the strong points of various packages in R with the geographical analysis capabilities of the open source GIS. The presenter will demonstrates how to combine geostatistical techniques with conceptually different techniques --- point pattern analysis and Niche analysis --- to allow prediction of species' distributions using regression-kriging.References: 1. Hengl, T., Sierdsema, H., Radovic, A., Dilo, A., 2009. Spatial prediction of species' distributions from occurrence-only records: combining point pattern analysis, ENFA and regression-kriging. Ecological Modelling, in press. 2. Hengl, T., 2007. A Practical Guide to Geostatistical Mapping of Environmental Variables. EUR 22904 EN Scientific and Technical Research series, Office for Official Publications of the European Communities, Luxemburg, 143 pp. ISBN: 978-92-79-06904-8 3. Hengl T., Heuvelink G.B.M., Rossiter D.G., 2007. About regression-kriging: from equations to case studies. Computers and Geosciences, 33(10): 1301-1315
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Uncovering operational interactions in genetic networks: application to an apoptosis network
Biological networks of large dimensions, with their diagram of interactions, are often well represented by a Boolean model with a family of logical rules. An advantage of Boolean and discrete modelling is the possibility of fully characterizing all qualitative dynamical trajectories of a particular network, based simply on the structure of links and interactions between nodes. A biological network may have different qualitative behaviours in response to different conditions. For instance, in response to different inputs, the system may have a single steady state, or multiple steady states, or exhibit oscillatory behaviour. In this context, using the asynchronous transition graph of the Boolean network, we have developed a method for identifying the groups of active or operational interactions that are responsible for a given dynamic behaviour.As an example, a model of an apoptosis network will be analysed. Two core groups of elements and interactions are identified: they correspond to two different mechanisms that may be used by the cell for the decision between apoptosis or cell survival.
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Niche dynamics of sympatric herbivores
The distributions of the Trans-Himalayan large herbivores are fragmented, engendering a spatial heterogeneity in their species-richness. We capitalised on this natural-experiment situation to understand the niche dynamics of herbivores in relation to the number of sympatric species. We used the blue sheep Pseudois nayaur, a relatively widely distributed mountain ungulate, as a model species to address the issue. We selected three discrete valleys in three protected areas with almost similar environmental features but varying wild ungulate species richness, and studied the species' diet and habitat utilization in them. Habitat variables were observed in the field and microhistological faecal analysis was carried out to determine the habitat and diet widths of the animal in the three areas with different ungulate species richness. The habitat- and diet-niche widths were determined using the Shannon's H' Index. The results showed that habitat width of blue sheep has a negative relationship with the number of sympatric species. However, contrary to our expectation, there was a hump-shaped relationship between blue sheep's diet width and the sympatric species richness, with the diet width being narrower in areas of allopatry as well as in areas with greater number of sympatric species, and the widest diet spectrum in areas with moderate species richness. We suspect that the narrow diet width in allopatry is out of choice, while it is out of necessity in areas with greater number of sympatric species due to resource partitioning. We suggest that interactions with sympatric species lead to niche adjustment of mountain ungulates, and underscore the importance of including biotic interactions in species distribution models, which have often been neglected.
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Interpolation de données circulaires: application au Tsunami du 24 décembre 2004
Le but de ce travail est de comprendre la trajectoire d'un tsunami et en particulier à Banda Aceh (Indonésie), la zone la plus sinistrée du tsunami du 26 décembre 2004.Environ 1000 angles sur une zone de 20km$^2$ ont été relevés. Les orientations mesurées sont la trace de la dernière vague passée à l'emplacement du relevé.Nous cherchons à reconstituer le trajet de la vague à l'aide de la géostatistique. Comme la moyenne arithmétique ne peut être utilisée pour des données circulaires, le krigeage ordinaire ne permet pas de trouver des poids invariants par rotation. Pour cette modélisation on simplifie la problématique en considérant qu'il n'y a qu'une seule vague qui a dévasté la zone.Nous montrerons les problèmes rencontrés par le krigeage des angles puis le krigeage des cosinus ou des sinus. Enfin nous essayerons de coupler les informations données par les cosinus et sinus.Enfin nous montrerons quelques pistes pour utiliser la théorie des données circulaires dans le cadre de la géostatique.Ce travail a été réalisé en collaboration avec Delphine Grancher et Raphaël Paris.
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From cells to tissues: physical analogies for the collective behaviour of embryonic cells".
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Linking molecular biology and natural variation to gain insights into Arabidopsis adaptation.
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Comparative analysis of cell cycle regulation in alpha-proteobacteria
Emanuele Biondi received the master degree in Biology and the PhD in genetic sciences in Florence working on Sinorhizobium meliloti. From 2003 to 2007 he worked at Harvard University and then at MIT (Cambridge, USA) studying signal transduction with a particular focus on systems controlling cell cycle progression in Caulobacter crescentus. In 2007 he came back to Florence where he started the investigation of S. meliloti cell cycle. E. Biondi is coordinator of a sequencing project of two S. meliloti natural strains with the Joint Genome Institute (DOE, USA) in the initiative "super-rhizobium" for the improvement of alfalfa production.
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Évolution mitochondriale et traits d'histoire de vie chez lesnanimaux.
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Le hasard et la vie
Depuis son apparition, il y a près de 4 milliards d'années, la vie sur la terre est soumise aux aléas de l'environnement. Beaucoup ont des effets néfastes. En réponse, les êtres vivants ont une propension à se diversifier. Ainsi, les descendants d'une même lignée ne sont pas tous identiques et certains d'entre eux sont plus aptes que d'autres à résister à ces aléas. Ils assurent ainsi des descendances qui pérennisent des formes de vie un peu différentes des précédentes. On voit alors se dessiner le schéma de l'évolution. Ces différences sont analysées classiquement par la statistique et le calcul des probabilités. Mais ces méthodes efficaces et robustes ne disent rien sur l'origine de cette variabilité. Or et depuis peu, des processus biologiques et écologiques produisant un hasard endogène ont été identifiés. Ils sont présents à tous les niveaux d'organisation du vivant, de la cellule à l'écosystème. Ils sont apparus spontanément et ont été sélectionnés car ils dotent les systèmes vivants (organismes, populations et communautés) d'une propriété essentielle : celle d'une assurance pour la vie. Ces processus sont à la fois des produits et des moteurs de l'évolution biologique. Dès lors, le hasard n'est plus perçu négativement, mais comme un fait essentiel à la vie et placé au cœur du vivant. En ce sens, on peut sans doute évoquer une « révolution copernicienne » dans les sciences de la vie. Cette nouvelle façon de voir le hasard et ses origines a de multiples conséquences, tant en ce qui concerne les bases fondamentales de la théorie de l'évolution, que des aspects pratiques de gestion des systèmes vivants..
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Short and long-term fitness consequences of early life conditions in European rabbits.
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Penalized loss functions for bayesian mode choice.
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Titre à venir
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Rationality and decision-making in animal behavior
No abstract
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Goals for Evo-Devo, with an Example and A New Theory for the Origin of Sepals and Petals
Evo-devo has generated great excitement in recent years, but of late the excitement seems to be waning. In part this is due to exaggerated expectations, but I think the problem has been exacerbated by poorly chosen projects. Unlike molecular taxonomy or genetics, that almost always generate publishable results from the usual experiments, poorly chosen evo-devo projects can take a great deal of work but generate no useful results. A good project tests a hypothesis, rather than simply gathering data. Projects of gradate students and post docs must safe, that is, virtually certain to generate publishable results. Systems with known genes at several levels of genetic control are safest. There are, in fact, many excellent projects, and some will be mentioned. Developmental homeostasis should be considered in evaluating genetic results. New technology is greatly enhancing the power of evo-devo. I illustrate recommendations for evo-devo with work by Kate Warner that has generated a theory for the origin of distinct sepals and petals.
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Origin of new genes: Generality and mechanisms of the gene traffics between X and Autosomes
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Donner sans rien attendre en retour... ou l'histoire du concept de commensalisme
Léo Coutellec est étudiant en thèse sous la direction d'Anne Françoise Schmidt en épistémologie et éthique. Il a reçu le prix 2008 de la société française d'histoire des sciences et des techniques pour son mémoire de Master 2 "Histoire des fondements du concept de commensalisme en biologie au XIXème siècle. Contribution à l'histoire des découvertes sur les associations chez les êtres vivants", fait à l'Université Claude Bernard Lyon 1 sous la direction d'Olivier Perru.Ce séminaire sera en français - Seminar in French
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Lois d'échelles dans les génomes et les protéomes ; une étude par génétique digitale.
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Genome-scale transcriptional activity of Bacillus subtilis cells under various life styles.
Microorganisms rely largely on changes of the transcriptional activity to adapt to the variations of the environment. However, it has not be possible until recently to obtain a knowledge of the transcriptional activity that could compare with the completeness of the genome sequences. Ideally the data should be unbiased with respect to the set of conditions, as well as with respect to the segments of chromosome whose transcription is assessed. The oligonucleotide tiling array technology provides this opportunity and was used in this work to quantify the transcriptional activity of B. subtilis. A set of 97 conditions (240 hybridizations) were explored to provide the broadest coverage of the biology of the bacterium. As a validation of our experimental design, we observed that most known genes belonged to the highly expressed ones in at least one condition. The data allowed the precise and systematic mapping of the transcribed regions and of the changes in transcriptional activity of B. subtilis.Here we will present our main findings concerning the architecture of transcriptional control in this versatile bacterium. We will also present two distinct statistical models motivated by the analysis of this data. The purpose of the first model is to improve the processing of the hybridization signal with a hidden-Markov model. The second model intends to relate the expression data to the presence of sequence motifs in the genome with a transdimensional MCMC algorithm.http://genome.jouy.inra.fr/~pnicolas/ A Basysbio/Bacell SysMO collaborative work.
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Variations autour du critère d'Akaike et de la validation croisée pour le choix d'estimateurs.
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Transfert de PCB du sédiment au biote dans le Rhône : développement d'un modèle trophique de bioaccumulation dans une perspective de gestion
Courant 2005, le constat de contamination des poissons du Rhône par les PCB près de Lyon a entraîné une série d'investigations conduisant à l'interdiction de consommation sur un secteur allant de l'amont de Lyon jusqu'à la mer Méditerranée. Alors qu'un lien a pu être mis en évidence entre la contamination des poissons et celle des sédiments, un projet de recherche a été élaboré dans le but de développer un modèle trophique décrivant le transfert des PCB du sédiment à des espèces « clés » de poissons. Des analyses PCB ont alors été réalisées sur 3 espèces de poissons (le barbeau, le chevaine et la brème, espèces longévives suffisamment communes pour être retrouver facilement dans le Rhône et susceptibles d'accumuler des PCB) et sur différentes espèces d'invertébrés faisant partie du régime alimentaire de ces poissons. Trois sites ont été échantillonnés : (1) un site de « référence », en amont de Lyon et de le première zone contaminée ; (2) un site proche de Lyon et (3) un site en aval de Lyon. A partir de l'analyse des contenus stomacaux des poissons et des données en isotopes stables (Carbone et Azote) mesurées sur les poissons et leurs potentielles sources de nourriture (invertébrés et plantes aquatiques), le réseau trophique de ces espèces a pu être décrit. Par ailleurs, les données de contamination observées ont montré un gradient de contamination des poissons entre l'amont et l'aval de Lyon, avec peu (ou pas) d'individus au dessus du seuil sanitaire (fixé à 8pg TEQ/g poids frais) en amont, et une majorité (voire une totalité) d'individus au dessus du seuil en aval. La description de cette contamination en fonction de différents facteurs explicatifs sera présentée, ainsi que les principes du modèle trophique en cours de développement. Séminaire en Français - Seminar in French