Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

Centenario de la muerte de Julio Garavito Armero

NOTA SOBRE LA DINAMICA DE LOS ELECTRONES

NOTA SOBRE LAS GEOMETRIAS PLANAS NO EUCLIDEAS Y NOTA SOBRE BALISTICA EXTERIOR

Nota sobre la fórmula fundamental de la trigonometría plana no euclídea en la geometría hiperbólica.

El clima de Bogotá

Tablas de la Luna

NUEVOS CONCEPTOS ECONOMICOS

FORMULAS DEFINITIVAS PARA EL CALCULO DEL MOVIMIENTO DE LA LUNA POR EL METODO HILL-BROWN, Y CON LA NOTACION USADA POR HENRI POINCARE EN EL TOMO III DE SU CURSO DE MECANICA CELESTE

EL CRATER GARAVITO

Innate trypanolytic factors in triatomine hemolymph against Trypanosoma rangeli and T. cruzi: A comparative study in eight Chagas disease vectors

Abstract There is limited information about the innate immunity of triatomines against Trypanosoma rangeli, an infectious, non-pathogenic human parasite, and T. cruzi, the causative agent of Chagas' disease. This study aimed at addressing this gap by studying the in vitro trypanolytic hemolymph activity from insects not infected by T. rangeli or T. cruzi. Eight triatomine species were examined including Rhodnius prolixus, R. robustus, R. colombiensis, R. pallescens, R. pictipes, Triatoma dimidiata, T. maculata, and Panstrongylus geniculatus. The hemolymph of R. prolixus and R. robustus laboratory colonies demonstrated strong trypanolytic activity during the first 14 hours of parasite incubation with 81% lysis for the T. rangeli C genotype, 90% for the E genotype, 95% for T. cruzi discrete taxonomic unit (DTU) TcII, 94% for TcV, 96% for TcVI, 94% for Tcbat, and 90% for Tcmarinkellei. No lysis activity was detected 14 or 24 hours after parasite incubation with the hemolymph of insects from R. pictipes R. pallescens, P. geniculatus, and T. maculata colonies. Identical results (absence of lysis) were observed using hemolymph from R. colombiensis and T. dimidiata laboratory colonies and specimens captured in sylvatic environments. The hemolymph lytic activity against recently obtained cultures (95% decrease in live parasite count) and long-term T. cruzi TcII ones (96% decrease) was similar. Lytic activity was similar in hemolymph from R. prolixus nymphs, males and females and insects fed on chicken or mouse blood. This is the first comparative study of the trypanolytic activity of hemolymph from different triatomine species against T. rangeli and T. cruzi genotypes. Although the chemical structures of such lysis factors and the mechanisms determining their expression have not been fully determined, their identification furthers our understanding of triatomines' innate immunity and their role in Trypanosoma transmission.

Resumen Hay poca información sobre la inmunidad innata de los triatominos contra Trypanosoma rangeli, un parásito infeccioso para el humano, aunque no patógeno, y T. cruzi, el agente causal de la enfermedad de Chagas. En este trabajo se buscó llenar ese vacío mediante el estudio de la actividad tripanolítica in vitro de la hemolinfa de insectos no infectados con T. rangeli o T. cruzi. Se examinaron ocho especies de triatominos: Rhodnius prolixus, R. robustus, R. colombiensis, R. pallescens, R. pictipes, Triatoma dimidiata, T. maculata, y Panstrongylus geniculatus. La hemolinfa de las colonias de laboratorio de R. prolixus y R. robustus presentó una fuerte actividad tripanolítica durante las primeras 14 horas de incubación con los parásitos, evidenciando 81 y 90 % de lisis para los genotipos C y E de T. rangeli y 95 % para la unidad taxonómica discreta (DTU) de TcII, 94 % para TcV, 96% para TcVI, 94 % para Tcbat y 90 % para Tcmarinkellei. No se detectó lisis a las 14 ni a las 24 horas de incubación de los parásitos con las hemolinfas de colonias de laboratorio de R. pictipes, R. pallescens, P. geniculatus y T. maculata. Se registraron resultados idénticos (ausencia de lisis) con la hemolinfa de colonias de laboratorio de R. colombiensis y T. dimidiata y de especímenes capturados en ambientes selváticos. La actividad lítica de la hemolinfa fue similar en cultivos recientes de TcII (95 % de lisis) y en aquellos mantenidos por periodos prolongados (96 % de lisis). La actividad lítica de la hemolinfa de R. prolixus fue similar en ninfas, machos y hembras y en insectos alimentados con sangre de gallina o sangre de ratón. Este es el primer estudio comparativo de la actividad tripanolítica en la hemolinfa de diferentes especies de triatominos contra genotipos de T. rangeli y T. cruzi. Aunque la estructura química de los factores líticos, así como los mecanismos que determinan su expresión, aún no se han establecido completamente, su identificación permitirá comprender mejor la inmunidad innata de los triatominos y su papel en la trasmisión de los tripanosomas.

The effect of aminoglycosides on horizontal gene transfer in Klebsiella pneumoniae

Abstract Antibiotic-resistant bacteria represent a global risk to public health. Horizontal gene transfer, a common mechanism for genetic exchange in bacteria, plays an essential role in the acquisition of resistance genes. In this work, we evaluated the effect of sub-lethal concentrations of antibiotics on plasmid transfer by conjugation and transformation in the opportunistic pathogen Klebsiella pneumoniae. Despite not being naturally competent, this bacterium could acquire extracellular DNA from various plasmids at a very low frequency, which increased upon incubating cells with the aminoglycoside antibiotics amikacin and gentamicin. Transfer by conjugation analyzed using a clinical isolate carrying plasmid pNDM-1 also increased in the presence of sub-lethal concentrations of antibiotics. An RNA-seq analysis showed differential expression of several genes when cells were incubated in the presence of sub-lethal concentrations of amikacin suggesting metabolic and regulatory changes, as well as alteration of cell envelope components that could affect the uptake of foreign DNA. These results suggest that sub-lethal concentrations of some aminoglycosides, in particular amikacin, can promote the transfer of resistance-bearing genetic elements in K. pneumoniae, which is relevant for understanding the spread of resistance determinants in this human pathogen.

Resumen Las bacterias resistentes a antibióticos representan un riesgo global para la salud pública. La transferencia horizontal de genes, que permite el intercambio de material genético en bacterias, tiene un papel importante en la adquisición de genes de resistencia. En este trabajo se evaluó el efecto de concentraciones subletales de antibióticos en la transferencia de plásmidos por conjugación y transformación en el patógeno oportunista Klebsiella pneumoniae. Aunque esta bacteria no es naturalmente competente, mostró capacidad para adquirir ADN extracelular de diversos plásmidos con muy baja frecuencia, la cual aumentó al incubar células con los antibióticos aminoglucósidos amikacina y gentamicina. La transferencia por conjugación, que se hizo con un aislamiento clínico portador del plásmido pNDM-1, también aumentó en presencia de concentraciones subletales de antibióticos. Un análisis de RNA- Seq evidenció la expresión diferencial de varios genes al incubar células en presencia de concentraciones subletales de amikacina, lo que indica cambios metabólicos, regulatorios y a nivel de componentes de la envoltura celular. Estos resultados revelan que la incubación en concentraciones subletales de algunos aminoglucósidos, en particular la amikacina, pueden alterar las propiedades celulares y promover la transferencia de elementos genéticos portadores de resistencias en K. pneumoniae, lo cual tiene relevancia para entender la diseminación de genes de resistencia en este patógeno humano.

Vector galileons with an SU(2) symmetry as the generators of the primordial inflation and late accelerated expansion periods

Resumen En este trabajo se demuestra que la generalización de la acción de Proca podría dar cuenta de los períodos conocidos de expansión acelerada del universo. Los campos vectoriales asociados a esta acción, denominados Galileones vectoriales, con simetría SU(2) y en disposición de tríada cósmica, permiten caracterizar un universo isótropo y homogéneo, satisfaciendo a su vez una condición necesaria para la ausencia de la inestabilidad de Ostrogradski. Por otra parte, la mencionada generalización posibilita la definición de dos fluidos artificiales: el fluido de Yang-Mills el cual corresponde a un término cinético con densidad de energía positiva, y el fluido de los Galileones vectoriales con densidad de energía negativa, ofreciendo un nuevo escenario para la descripción de la expansión acelerada del universo. En este trabajo se estudian las consecuencias cosmológicas de una de las piezas de la acción generalizada de Proca construida a partir del tensor Sa µv la cual es la versión simétrica del tensor de esfuerzos del campo de gauge Fa µv La inflación primordial se identifica con un par de puntos de silla del sistema dinámico obtenido para el modelo; lastimosamente la duración de este período es altamente sensible a las condiciones iniciales. Por otra parte, la era de expansión acelerada tardía se podría reproducir de manera satisfactoria gracias a un interesante comportamiento de autoajuste fino de las variables del sistema dinámico.

Abstract We show in this work that the generalization of the Proca action could give account of the known periods of accelerated expansion of the universe. The vector fields associated with this action, called vector Galileons, with a SU(2) symmetry and in a cosmic triad configuration, allow us to characterize an isotropic and homogeneous universe, satisfying in turn a necessary condition for the absence of the Ostrogradski instability. On the other hand, the aforementioned generalization allows us to define two artificial fluids: the Yang-Mills fluid which corresponds to a kinetic term with positive energy density, and the vector Galileon fluid with negative energy density, offering a new scenario for the description of the accelerated expansion of the universe. In this work we study the cosmological consequences of one of the pieces of the generalized Proca action built from the Sa µv tensor, which is the symmetric version of the gauge field strength tensor Faµv.The primordial inflation is identified with a couple of saddle points of the obtained dynamical system for this model; unfortunately the length of this period is highly sensitive to the initial conditions. On the other hand, the late accelerated expansion epoch could be successfully reproduced thanks to an interesting self-fine-tuning mechanism of the dynamical system variables.

The Scalar Field Model of Dark Energy in the Framework of the Holographic Principle

Abstract We study cosmological solutions for a scalar field minimally coupled to the curvature, in the framework of holographic dark energy. Phantom solutions can be obtained without introducing ghosts' degrees of freedom, and the autonomous system contains stable accelerated expansion solutions and de Sitter attractors. For the non-minimally coupled scalar field the special case of the conformal coupling is analyzed, and it is shown that dynamically evolving scalar field produces the effect of the cosmological constant.

Resumen Se estudian soluciones cosmológicas para un campo escalar acoplado mínimamente a la curvatura, en el marco del principio holográfico. Se pueden obtener soluciones phantom sin introducir grados de libertad fantasma, y el sistema autónomo contiene soluciones de expansión acelerada estables y atractores de Sitter. Para el campo con acoplamiento no-mínimo se analiza el caso especial del acoplamiento conforme y se demuestra que un campo escalar que evoluciona dinámicamente puede producir el efecto de la constante cosmológica.

Determination of energy spectrum of a therapeutic kilovoltage X-ray beam from its attenuation curve

Resumen Muchas áreas científicas y tecnológicas asociadas a procesos industriales, radiodiagnóstico y terapia radiante demandan altos niveles de precisión y practicidad en la medición de espectros de energía de rayos X. El espectro de un haz de rayos X puede determinarse de manera directa, a través de un detector de alta resolución, o de manera indirecta utilizando su curva de atenuación y una apropiada técnica matemática. La medición directa del espectro de rayos X suele ser costosa, problemática y exige considerable experticia. El propósito del presente trabajo fue determinar el espectro de energía de un haz de rayos X de kilovoltaje (kV) utilizando una medición indirecta del mismo, basada en la curva de atenuación del haz y en el uso de transformadas de Laplace. Para esto, i) se llevó a cabo una descripción completa y exhaustiva de la derivación matemática de la función que representa al espectro de energía; ii) se reconstruyó el espectro usando el algoritmo multistart junto con la función lsqnonlin de MATLAB; iii) se validó la reconstrucción del espectro comparando los valores de la capa semirreductora del espectro y de la curva de atenuación. Los resultados mostraron que los valores de las capas semirreductoras del espectro y la curva de atenuación fueron próximos entre sí y que el tiempo de cálculo del espectro fue notablemente corto. Por tanto, se concluye que la determinación indirecta del espectro de rayos X a partir de su curva de atenuación y mediante el uso novedoso de la sinergia multistart-lsqnonlin, es una alternativa más simple, más rápida y tan eficaz como la de medición directa del espectro.

Abstract Many scientific and technological areas associated with industrial process, diagnostic radiation images and radiation therapy demand high levels of accuracy and practicality for the measurement of X-ray energy spectra. The energy spectra of an X-ray beam can be determined either a direct or indirect measurement. Direct measurement uses a high energy resolution detector placed along the direction of the beam. Indirect measurement is based on the transmission curve of the beam and Laplace transforms. For this, i) a complete and exhaustive description of the mathematical derivation of the energy spectrum was carried out; ii) it was used the multistart algorithm along with the lsqnonlin function of MATLAB for the reconstruction of the spectrum; iii) the reconstruction of the spectrum was validated by comparing the half-value layer of the spectrum and the attenuation curve. The results showed that the half-value layer values of the spectrum and the attenuation curve were close to each other and the calculation time of the spectrum was considerably short. Therefore, it is concluded that the indirect determination of the X-ray spectrum from its attenuation curve by means of the novelty usage of the multistart-lsqnonlin synergy is a demonstrably simpler, faster and as effective alternative as the direct spectrum measurement.

Effect of nanoestructure on the thermal and magnetic properties of 2D and 0D type nanomaterials

Resumen En este artículo de revisión se presenta un estudio relacionado con el efecto que tiene la nanoestructura sobre las propiedades y aplicaciones de los nanomateriales. Dado el amplio campo de investigación de la ciencia de los nanomateriales se analizan en particular los recubrimientos protectores nanoestructurados 2D de barrera térmica de YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia - ZrO2/ Y2O3 - Zirconia Estabilizada con Itria) depositados en película delgada por la técnica PVD (Physical Vapour Deposition - Deposición en fase física de vapor) de pulverización catódica (sputtering) bajo ángulo oblicuo y el de las nanopartículas magnéticas 0D de ferritas de Co-Zn (Co1-xZnxFe2O4) obtenidas mediante el método de co-precipitación química. Para el caso de los recubrimientos protectores nanoestructurados 2D de barrera térmica de YSZ se concluyó que el valor de la conductividad térmica (k) está fuertemente influenciado por la microestructura "en zigzag" de los recubrimientos PVD con disminución de (k) en un orden de magnitud, cuando las columnas cambian de orientación de crecimiento normal (α=0) con respecto a la superficie del sustrato, a una microestructura en un patrón de "zigzag" con n=50 repeticiones. Esto muestra el potencial del crecimiento de películas delgadas YSZ al manipular la nanoestructura en una la deposición bajo ángulo oblicuo, como un método efectivo para mejorar la propiedad de aislante térmico de este material. Por otro lado, pudimos establecer que las propiedades magnéticas de las nanopartículas de Co1-xZnxFe2O4 como el campo coercitivo y la magnetización de saturación están fuertemente correlacionadas con el tamaño de partícula y las propiedades de la estructura cristalina, y la ferrita de Co1-xZnxFe2O4 presenta una tendencia al comportamiento superparamagnético a temperatura ambiente. Este resultado implica que las nanopartículas magnéticas pueden considerarse material magnético blando. Lo anterior hace atractivas las nanopartículas de Co1-xZnFe2O4 para aplicaciones en el campo de la fotónica y la electrónica, como también para aplicaciones biomédicas.

Abstract In this review paper, we present a study related to the nanostructure effect on the properties and applications of nanomaterials. Given in fact the broad field of research of the nanomaterials science, we analyze in particular the 2D YSZ (Yttria-Stabilized Zirconia-ZrO2/Y2O3) thermal barrier nanostructured protective thin film coatings deposited by PVD (Physical Vapor Deposition) sputtering technique at an oblique angle, and the 0D magnetic nanoparticles of Co-Zn ferrites (Co1-xZnxFe2O4) obtained by chemical co-precipitation method. In the case of YSZ thermal barrier 2D nanostructured protective coatings, it was concluded that the value of thermal conductivity (k) is strongly influenced by the "zigzag" microstructure of PVD coatings. A decrease of (k) in an order of magnitude, when the columns change from normal growth orientation (α = 0) with respect to the substrate surface, to a microstructure in a "zigzag" pattern with n = 50 repetitions, is presented. This shows the growth potential of YSZ thin films by manipulating the nanostructure at an oblique angle deposition as an effective method to improve the thermal insulating property of this material. On the other hand, we can established that the magnetic properties of the Co1 xZnxFe2O4 nanoparticles such as the coercive field and the saturation magnetization are strongly correlated to particle size and crystal structure properties, and the Co1-xZnxFe2O4 ferrite presented a tendency to superparamagnetic behavior at room temperature. This result implies that the magnetic nanoparticles can be considered soft magnetic material. The above makes Co1-xZnxFe2O4 nanoparticles attractive for applications in the field of photonics and electronics, as well as for biomedical applications.

Determination of the role of the Antillean shark Rhizoprionodon porosus (Carcharhinidae) in the flow of methylmercury within the trophic webs of the Colombian Caribbean

Resumen El metilmercurio (MeHg) es la forma orgánica más tóxica del mercurio. Es una neurotoxina cuya ingestión produce graves consecuencias en los seres humanos. En Colombia se generan desechos mercuriales en diferentes actividades, siendo los ecosistemas marinos los más afectados debido a la capacidad de bioacumulación y biomagnificación de las especies de diferentes niveles tróficos. Para evaluar el estado de contaminación por MeHg del Caribe colombiano y determinar su variación espacio-temporal, se analizaron ejemplares de Rhizoprionodon porosus como especie biomonitora (n=45). Se recolectaron muestras de tejido y contenido estomacal durante diferentes épocas en tres departamentos distintos, La Guajira, Atlántico y Bolívar. Las muestras se liofilizaron, se les hizo una extracción líquido-líquido con tolueno y cisteína, y se determinaron las concentraciones en los tiburones y sus presas con un analizador directo de mercurio (DMA80). Con estos resultados se calculó el factor de biomagnificación del metal en los compartimentos estudiados en las redes tróficas del Caribe colombiano. En los tres sitios hubo concentraciones de MeHg superiores a las establecidas como seguras por la Organización Mundial de la Salud, siendo los sectores adyacentes a los ríos Magdalena y Sinú los más afectados. La prueba de Kruskal-Wallis evidenció diferencias significativas entre las épocas de muestreo de los diferentes sitios. La correlación de Spearman demostró una relación entre la talla del individuo y la concentración de MeHg, lo que indica que R. porosus es una especie bioacumuladora de MeHg en las redes tróficas del mar Caribe colombiano.

Abstract Methylmercury (MeHg) is the most toxic organic form in which mercury can be found. It is a neurotoxin whose intake causes serious consequences in humans. In Colombia, different activities generate mercurial waste and marine ecosystems are the most affected due to the bioaccumulation and biomagnification capacity of species in different trophic levels. In this context, we evaluated samples of Rhizoprionodon porosus as biomonitor species (n=45) to verify MeHg contamination in the Colombian Caribbean and assess its spatial and temporal variation. Samples of tissue and stomach contents were collected during different times in three different departments, La Guajira, Bolívar and Atlántico. The samples were lyophilized, then liquid-liquid extractions with toluene and cysteine were performed, and concentrations were determined in sharks and their prey using a direct mercury analyzer (DMA80). With these results, we calculated the biomagnification factor of the metal in the compartments of the trophic Colombian Caribbean networks under study. In all three sites, the concentrations of MeHg were higher than those established as safe by the World Health Organization and the sectors adjacent to the Magdalena and Sinú rivers were the most affected. The Kruskal-Wallis test showed significant differences between sampling times of the different sites. The Spearman correlation showed that there was a relationship between the size of the individual and the concentration of MeHg, which allowed to conclude that R. porosus is bioaccumulating MeHg in the trophic networks of the Colombian Caribbean.

Population status of the American crocodile Crocodylus acutus Cuvier and spectacled caiman Caiman crocodilus fuscus (Cope) in Puerto Badel and Correa municipalities, department of Bolívar, Colombia

Resumen Se evaluaron la distribución espacial, la abundancia relativa y la estructura de tallas de Crocodylus acutus y Caiman crocodilus fuscus en Puerto Badel y Correa, Bolívar, mediante conteos mensuales nocturnos con lámparas en cuatro rutas de muestreo entre noviembre de 2015 y marzo de 2016. Se recorrieron 14 ciénagas y diez caños en una extensión aproximada de 215 km (X=14,3 ± 5,9 km). Se registraron 332 avistamientos durante el estudio, 26 de C. acutus y 306 de C. c. fuscus. La abundancia relativa para C. acutus fue de 0,11 avistamientos/km y para C. c. fuscus, de 1,26 avistamientos/km. Se encontraron poblaciones sin adultos mayores y una mayor proporción de juveniles en ambas especies. El tamaño poblacional de C. acutus osciló entre 0 y 9 individuos (n=3,89 ± 5,18) en Puerto Badel, y entre seis y 22 ejemplares (n=13,99 ± 7,99) en Correa. La población de C. c. fuscus fluctuó entre 49 y 81 individuos (n=64,80 ± 15,72) en Puerto Badel, en tanto que en Correa el valor estuvo entre 81 y 117 babillas (n=100,72 ± 15,56).

Abstract We assessed the spatial distribution, relative abundance, and size distribution in classes of Crocodylus acutus and Caiman crocodilus fuscus in Puerto Badel and Correa municipalities, Bolívar department, using monthly spotlight surveys on four sampling routes between November 2015 and March 2016. We covered 14 marshes and ten streams, amounting to approximately 215 km (X = 14.3 ± 5.9 km). We recorded 332 sightings during the study, 26 of C. acutus and 306 of C. c. fuscus. We estimated a relative abundance of 0.11 sightings/km for C. acutus and 1.26 for C. c. fuscus. We found populations without adults and with a large proportion ofjuveniles in both species. C. acutus population size ranged between zero and nine individuals (n=3.89 ± 5.18) in Puerto Badel and from six to 22 (n=13.99 ± 7.99) in Correa. The estimated population of C. c. fuscus ranged between 49 and 81 individuals (n=64.80 ± 15.72) in Puerto Badel and that of the spectacled caimans between 81 and 117 (n=100.72 ± 15.56) in Correa.

The zoological tasks of the Royal Botanical Expedition to the New Kingdom of Granada (1783-1816)

Resumen La literatura relacionada con las tareas zoológicas de la Expedición Botánica en el Nuevo Reino de Granada es muy escasa y, a diferencia de las labores realizadas en botánica, es indiscutible que no se produjo el mismo nivel de conocimiento. Pese a que existen registros del inventario del material zoológico neogranadino enviado a Madrid y a otros museos de Europa entre 1776 (primera remesa zoológica hecha por José Celestino Mutis) y 1816 (repatriación a España del material que había conformado la Expedición), se desconoce el destino final de la mayoría de las muestras e ilustraciones. Sin embargo, gracias a los manuscritos, cartas, diarios, actas y memorias publicadas por autores contemporáneos de la obra mutisiana, es posible reconstruir los hechos más notables de los trabajos zoológicos realizados en el marco de la Expedición Botánica (1783-1816). Aunque Mutis creó la sección de Zoología, los estudios llevados a cabo no fueron producto de un trabajo colectivo, sistemáticamente planificado, ni con grandes asignaciones de recursos físicos o financieros. En este ensayo se detallan los principales reportes zoológicos de acuerdo con la cronología de la Expedición y con base en los trabajos de José Celestino Mutis, Jorge Tadeo Lozano, Fray Diego García y Francisco José de Caldas, considerados los artífices del conocimiento faunístico en la Nueva Granada en la transición del siglo XVIII al siglo XIX. También se dan a conocer algunas especies animales registradas en los inventarios de la época, con lo que, sin lugar a dudas, se cumplieron labores importantes, como la recolección, preservación, clasificación, descripción e identificación de especímenes, con anotaciones geográficas y de comportamiento de las especies reconocidas.

Abstract The literature related to the zoological reports of the Botanical Expedition to the New Kingdom of Granada is very scarce and, unlike the work done in botany, it is indisputable that the same level of knowledge did not occur. Although there are records of the inventory of zoological material sent from the Vice-royalty of Nueva Granada to Madrid and other museums in Europe between 1776 (first zoological consignment made by José Celestino Mutis) and 1816 (repatriation to Spain of the material produced by the Expedition), the final destination of the samples and illustrations is unknown. However, thanks to the manuscripts, letters, diaries, acts, and memoirs published by contemporary authors of Mutis' work, it is possible to reconstruct the most notable facts of the zoological studies carried out within the framework of the Botanical Expedition (1783-1816). Although Mutis created the Zoology section, the studies carried out were not the result of collective and systematically planned work, or with large allocations of either physical or financial resources. In this essay, we detail the main zoological reports following the chronology of the Expedition based on the works of José Celestino Mutis, Jorge Tadeo Lozano, Fray Diego García, and Francisco José de Caldas, considered as the architects of wildlife knowledge in the Nueva Granada in the transition from the 18th to the 19th century. Some animal species recorded in the inventories of the time are also disclosed. Undoubtedly, important work was accomplished, such as the collection, preservation, classification, description, and identification of specimens along with geographical and behavioral annotations of the recognized species.

Effects of the Atta cephalotes Linnaeaus. defoliator on the growth and physiological and hydraulic development in juvenile trees of Gmelina arbórea Roxb. under controlled conditions

Resumen Atta cephalotes es una especie de insecto defoliador que afecta el desarrollo del Gmelina arbórea en condiciones de cultivo comercial; sin embargo, son pocos los estudios que analizan el proceso de recuperación del G. arbórea desde el punto de vista fisiológico. En el presente análisis se evaluaron los efectos de la defoliación por A. cephalotes en el crecimiento y el desarrollo fisiológico e hidráulico de árboles juveniles. Se utilizaron 25 árboles con edad y condiciones morfométricas similares bajo las mismas condiciones ambientales; 16 de ellos se expusieron al ataque del insecto y su recuperación se evaluó durante 510 días, valorando el crecimiento (de diámetro y altura total), el desarrollo fisiológico (índice de área foliar, IAF; transpiración y valores de SPAD) e hidráulico (turgencia, movimiento del flujo de la savia, MFS, y contenido de humedad foliar, CHF). Se encontró que las plantas atacadas sufrieron un déficit de crecimiento diamétrico del 39,0 % y de 64,3 % en altura. A nivel fisiológico se requirieron 120 días para la recuperación de los valores de SPAD y 150 días para recuperar la conductancia estomática y el IAF a niveles similares a los del control. En cuanto a las variables hidráulicas, el periodo fue menor: la turgencia foliar se recuperó en 45 días y el MFS y la CHF en 60 días para alcanzar los mismos valores del control. Este comportamiento se explicaría por el estrés de la defoliación que obliga al árbol a reiniciar la recomposición foliar, lo que requiere el movimiento de azúcares, nutrientes y agua y hace que el movimiento hidráulico sea primordial para evitar la muerte del árbol por estrés.

Abstract Atta cephalotes is a species of scrubbing insect that affects the development of Gmelina arborea under commercial cultivation conditions. There has been little research regarding the physiological aspects of the recovery process of the affected tree. In the present study, we analyzed the effects of the defoliation generated by A. cephalotes on the growth and the physiological and hydraulic development of juvenile trees. We used 25 trees with similar age and morphometric conditions and placed them under the same environmental conditions; 16 of them were exposed to the attack by the insect and their recovery was evaluated for 510 days assessing growth (diametric and total height), physiological (index of foliar area - IFA, transpiration, and SPAD values) and hydraulic development (turgidity, sap flow movement - SFM, and foliar moisture content-CHF). We found that the trees under attack failed to recover their growth rate with a deficiency of 39.0% in diameter and 64.3% in height. At the physiological level, they required 120 days to recover the SPAD values and 150 days to recover the stomatal conductance and the IAF at similar levels to the control. On the other hand, with the hydraulic variables, the period was shorter: leaf turgor was recovered in 45 days and the MFS and CHF in 60 days to the same values of the control. This behavior would be explained by the defoliation stress which forces the tree to restart the foliar recomposition through the movement of sugars, nutrients, and water for which the hydraulic movement is essential to avoid death due to stress.

New records of Pucciniales on Araceae, Bromeliaceae, Dryopteridaceae, Grosulariaceae, Juncaceae, Lamiaceae y Poaceae in páramos of Antioquia, Colombia

Resumen El estudio tuvo como objetivo presentar los nuevos registros de Pucciniales recolectados en el departamento de Antioquia en los páramos de Santa Inés, Serranía de las Baldías, Sonsón y del Sol sobre plantas de las familias Araceae, Bromeliaceae, Dryopteridaceae, Grossulariaceae, Juncaceae, Lamiaceae y Poaceae. Se destacan dos nuevos registros para Colombia (Puccinia pseudoatra y Puccinia pygmaea) y catorce nuevos huéspedes parasitados con roya en el país. Estos nuevos huéspedes evidencian cómo los páramos son refugios de royas de importancia económica tales como Kweilingia divina, Puccinia coronata, Puccinia menthae, Puccinia recóndita, Puccinia striiformis y Uredo anthurii.

Abstract This paper aims to present the new Pucciniales records collected in the department of Antioquia at the páramos of Santa Inés, Serranía de las Baldías, Sonsón, and Sol on plants from the families Araceae, Bromeliaceae, Dryopteridaceae, Grossulariaceae, Juncaceae, Lamiaceae, and Poaceae. We report two new species for Colombia (Puccinia pseudoatra and Puccinia pygmaea) and fourteen new hosts parasitized with rust in the country. These new hosts show how the páramos are shelters for rusts of economic importance such as Kweilingia divina, Puccinia coronata, Puccinia menthae, Puccinia recondita, Puccinia striiformis, and Uredo anthurii.

Impact of mine drainage on the microbial community of the soil

Resumen Los drenajes de mina se consideran el principal contaminante proveniente de las actividades mineras debido al impacto que generan sobre los ecosistemas. En este trabajo se evaluó el efecto de los drenajes ácidos y neutros de minas de carbón sobre la actividad y la diversidad de las comunidades microbianas del suelo. En la primera se determinó mediante la cuantificación de las enzimas P-glucosidasa, ureasa, fosfatasa ácida y alcalina, deshidrogenasa y celulolítica, y la diversidad mediante una librería de clones en la que se identificaron 45 géneros bacterianos. Los resultados se relacionaron con los parámetros fisicoquímicos de los suelos afectados mediante un análisis de correspondencia canónica y una red biológica de los ciclos biogeoquímicos. Se encontró que, en suelos afectados por drenajes ácidos y neutros de mina, la actividad de las enzimas P-glucosidasa, ureasa y fosfatasa ácida y alcalina disminuyó significativamente, en tanto que la actividad de las enzimas deshidrogenasas y celulolíticas aumentó. Por otra parte, los nutrientes (carbono y nitrógeno), al igual que los metales (Mn, Fe, Pb, Cd y Mg) y los sulfuros, fueron las variables fisicoquímicas con mayor impacto sobre las comunidades bacterianas del suelo. Los metales y los sulfuros tienen un papel importante en la adaptación de la población microbiana en ambientes mineros, sin embargo, cuando se utiliza enmienda orgánica, disminuye el impacto sobre la comunidad al conservarse el ciclo de nutrientes.

Abstract Mine drainage is an unwanted pollutant generated during mining activities, which produces negative impacts on ecosystems. To evaluate the effects of acid and neutral mine drainage on microbial communities in the soil, it was determined the enzymatic activity by quantifying P-glucosidase, urease, acid and alkaline phosphatase, dehydrogenase, and cellulolytic enzymes, while the diversity was evaluated using a clone library where we identified 45 genera. The results correlated to the biological and physiochemical parameters using canonical correspondence analysis and a biological network. The results showed that in soils affected with acid and neutral drainages, the activity of β glucosidase, urease, acid, and alkaline phosphatases enzymes decreased, while the dehydrogenases and cellulolytic activity increased. On the other hand, nutrients (carbon and nitrogen), metals (Mn, Fe, Pb, Cd, and Mg), and sulfates were the physicochemical variables with the greatest impact on bacterial diversity. Metals and sulfate play an important role in the adaptation of the microbial population in mining environments, however, some organic sources can reduce the impact on the community by conserving the biogeochemical cycles.

Electrode cleaning and reproducibility of electrical impedance measurements of HeLa cells on aqueous solution

Abstract Electrical impedance spectroscopy (EIS) is used to study the electrical properties of cells in suspension. Two (bipolar electrode system), three (tripolar) and four (tetrapolar) electrodes are used to measure the electrical properties of materials with tetrapolar measurements being the best option to minimize electrode polarization effects. When EIS measurements are repeated for the same sample, almost identical spectra can be expected. However, in some situations, significant differences associated with low reproducibility and repeatability are found. Herein we used HeLa cells dispersed in an aqueous solution to evaluate the effect of cleaning on the performance of gold electrodes. The surface cleaning of gold electrodes was conducted by cyclic voltammetry. We found that the impedance measuring reproducibility and repeatability are enhanced when the electrodes are cleaned. These results show that surface cleaning minimizes the contribution of electrode polarization in measurements. Additionally, a circuital model is proposed to describe the effect of untreated surfaces on electrical measurement. The circuital model confirms that the observed effect is not due to a typical polarization impedance. Rather, it is an active polarization (interfacial polarization), which occurs at low frequencies, and is independent of the frequency of the excitation signal.

Resumen La espectroscopia de impedancia eléctrica (EIS) se emplea en el estudio de las propiedades eléctricas de células en suspensión. Para medir las propiedades eléctricas de materiales se utilizan dos (sistema de electrodo bipolar), tres (tripolares) y cuatro (tetrapolares) electrodos, siendo las medidas tetrapolares la mejor opción para minimizar los efectos de polarización de electrodo. Cuando se repiten las medidas de EIS en una misma muestra, se espera obtener espectros similares, sin embargo, en algunas situaciones se encuentran diferencias significativas asociadas con la baja reproducibilidad y repetibilidad. Aquí se utilizaron células HeLa dispersas en solución acuosa para evaluar también el efecto de la limpieza en el funcionamiento de los electrodos de oro. La limpieza de las superficies de los electrodos de oro se hizo por voltamperometría cíclica. Se encontró que la reproducibilidad y la repetibilidad de las medidas de impedancia aumentaba al limpiar los electrodos. Estos resultados evidenciaron que la limpieza de la superficie de los electrodos minimizó las contribuciones de la polarización de los electrodos en las mediciones. Además, se propone un modelo de circuito para describir el efecto de las superficies sin limpiar en las medidas eléctricas. Dicho modelo confirma que el efecto observado no se debió a una impedancia de polarización convencional. Más bien se trató de una polarización activa (como un potencial), la cual se presenta a bajas frecuencias y es independiente de la frecuencia de la señal de excitación.

Towards a density functional theory of molecular fragments. What is the shape of atoms in molecules?

Abstract In some sense, quantum mechanics solves all the problems in chemistry: The only thing one has to do is solve the Schrödinger equation for the molecules of interest. Unfortunately, the computational cost of solving this equation grows exponentially with the number of electrons and for more than ~100 electrons, it is impossible to solve it with chemical accuracy (~ 2 kcal/mol). The Kohn-Sham (KS) equations of density functional theory (DFT) allow us to reformulate the Schrödinger equation using the electronic probability density as the central variable without having to calculate the Schrödinger wave functions. The cost of solving the Kohn-Sham equations grows only as N3, where N is the number of electrons, which has led to the immense popularity of DFT in chemistry. Despite this popularity, even the most sophisticated approximations in KS-DFT result in errors that limit the use of methods based exclusively on the electronic density. By using fragment densities (as opposed to total densities) as the main variables, we discuss here how new methods can be developed that scale linearly with N while providing an appealing answer to the subtitle of the article: What is the shape of atoms in molecules?

Resumen En cierta forma, la mecánica cuántica da solución a todos los problemas de la química, lo único que hay que hacer es resolver las ecuaciones de Schrödinger para las moléculas de interés. Desafortunadamente, el costo computacional de resolver estas ecuaciones crece exponencialmente con el número de electrones y para más de ~100 electrones resulta imposible resolverlas con precisión química (~2 kcal/mol). Las ecuaciones de Kohn-Sham (KS) de la teoría del funcional de la densidad (density functional theory, DFT) permiten reformular las ecuaciones de Schrödinger usando la densidad de probabilidad electrónica como la variable central sin necesidad de calcular las funciones de onda de Schrödinger. El costo de resolver las ecuaciones de Kohn-Sham solo crece como N 3 , donde N es el número de electrones, lo que ha llevado a la inmensa popularidad de la DFT en química. A pesar de esta popularidad, incluso las aproximaciones más sofisticadas de las KS-DFT llevan a errores que limitan el uso de métodos basados exclusivamente en la densidad electrónica. En este artículo se discute cómo pueden desarrollarse nuevos métodos que escalen linealmente con N usando densidades de fragmentos como las variables principales en lugar de densidades totales, así como la forma en que estos métodos proveen una respuesta atractiva a la pregunta del subtítulo: ¿cuál es la forma de los átomos en las moléculas?