FCT1-Teses
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Recent Submissions
- Microalgae-based solutions for the replacement of animal serum in primary cell cultures and the recycling of cell spent mediumPublication . Fong, Eunice Chandra da Silva; Laizé, Vincent; Rosa, JoanaCom o crescimento exponencial da população a nível mundial e consequente diminuição dos recursos naturais, o fornecimento alimentar global está cada vez mais sob constante ameaça. A escassez de alimentos tornou-se uma questão urgente que exige soluções inovadoras e sustentáveis. A produção de uma fonte alternativa de proteína através da agricultura celular poderá ser uma alternativa à indústria alimentar, oferecendo uma solução potencialmente mais sustentável e eficiente relativamente às práticas agrícolas tradicionais. No entanto, este setor emergente ainda enfrenta desafios consideráveis, tanto a nível económico como a nível ambiental e ético. Entre estes, a eliminação de resíduos produzidos durante cultivo das células que será necessário ser tratado (e.g. biorremediação por microalgas) antes do descarte e, por esse motivo, terão custos associados relativos à utilização de ingredientes dispendiosos como o soro fetal bovino (FBS) que é amplamente utilizado para promover o crescimento celular. O FBS é um suplemento essencial para a cultura de células, mas a sua produção envolve questões éticas, ambientais e financeiras, o que tem impulsionado investigações voltadas para a descoberta de alternativas mais acessíveis e sustentáveis. Uma dessas alternativas é o uso de soro de microalgas, que tem potencial para substituir o FBS. (...)
- Comprehensive analysis of genetic variants in the MYBPC3 gene: databases, variants and structural impactPublication . Gomes, Ana Letícia Fernandes; Bruque, Carlos David; Martel, PauloHypertrophic Cardiomyopathy (HCM) is the most common inherited cardiomyopathy and genes encoding sarcomere proteins have been reported to be the primary cause of the disease. MYBPC3, encoding cardiac myosin binding protein C (MyBP-C), is the first candidate gene to study genetic cases in HCM. MyBP-C is a sarcomeric protein that binds to both actin and myosin, and regulates cardiac contractility. Due to the increasing number of variants described in MYBPC3, a better understanding of the disease-causing mechanisms and correct interpretation of the biological implications are required when determining its pathogenicity. Here, we create an extensive dataset, from the literature between 1995 and 2017, containing information about pathogenic MYBPC3 variants. A total of 106 articles containing information on MYBPC3 pathogenic variants were assembled. The next step was, curate the nomenclature, according to the Human Genome Variation Society (HGVS) and Mutalyzer 3 (https://mutalyzer.nl/). Additionally, all variants from the literature dataset were reclassified according to the American College of Medical Genetics and Genomics (ACMG) guidelines. The assembling of 603 MYBPC3 genomic variants from previous publications enables us to standardize the variants to the same terminology, reduce redundancy, and identify MYBPC3 genotype-phenotype correlations. The final analysis of our work focuses on missense variants and their possible impact on MyBP-C protein. Our findings provide strong support on pathogenicity for missense variants, through protein structure destability and influence MyBP-C protein important binding sites.
- Efeito do tratamento cirúrgico da obesidade nos níveis de FGF-21Publication . Ren, Nathalie Yating; Coelho, Ana Luísa De SousaO fator de crescimento de fibroblasto 21 (FGF-21) tem sido descrito como tendo efeitos metabólicos benéficos. Acredita-se que estimula a captação de glicose e a lipólise no tecido adiposo, apresentando efeitos anti-inflamatório, anti-diabético e hipolipidémico. Porém, alguns estudos têm sugerido que a obesidade está relacionada com um estado de resistência ao FGF-21, estando os níveis desta proteína aumentados em indivíduos com obesidade ou excesso de peso. O objetivo da presente dissertação é realizar uma revisão da literatura acerca das alterações dos níveis de FGF-21 em indivíduos com obesidade submetidos a cirurgia bariátrica. Para isso, foram feitas pesquisas em três bases de dados: PubMed, Web of Science e Scopus, para artigos publicados entre 2020 e 2024. Da pesquisa, foram incluídos 9 artigos diferentes que geraram 13 séries de dados, com um total de 543 participantes. A média de idades variou entre 36.6 ± 12.8 anos e 51.8 ± 1.8 anos e a média do IMC pré-cirúrgico variou entre 31.63 ± 4.62 e 50.2 ± 9.3 kg/m2. As consultas de acompanhamento pós-cirúrgico ocorreram no mínimo 1 mês e no máximo 24 meses após a cirurgia bariátrica. A cirurgia mais comum foi Roux-en-Y gastric bypass, seguida pela Sleeve gastrectomy. No geral, 9 das 13 séries de dados observaram alterações estatisticamente significativas em algum dos meses estudados. Também, a partir do mês 18, nenhuma das séries de dados apresentou alterações estatisticamente significativas, ou seja, apenas se observaram alterações significativas até aos 12 meses pós-cirurgia bariátrica. Verificou-se que, aparentemente, os níveis de FGF-21 diminuem ao 12º mês pós-cirurgia bariátrica, porém, mais estudos são necessários sobre este tema e com mais meses de acompanhamento para um melhor entendimento das variações dos níveis de FGF-21 ao longo dos meses que se seguem à cirurgia bariátrica.
- Nature-based solutions (NbS) for coastal ecosystem resilience enhancement: towards a conceptual model for marine pollution mitigationPublication . Boe, Gardawheh Gad; Sousa, Vânia Serrão; Ndah, AnthonyCoastal ecosystems, including mangroves, salt marshes, and coral reefs, perform various vital functions such as flood mitigation, erosion prevention, habitat conservation, and carbon sequestration. However, these ecosystems are encountering unparalleled challenges primarily due to climate change and anthropogenic activities that contribute to marine pollution, jeopardizing ecosystem integrity. The deterioration and destruction of coastal habitats undermine the natural resilience of these regions. Thus, the implementation of meticulously designed Nature-based Solutions (NbS) can facilitate the restoration and rehabilitation of compromised coastal ecosystems, mitigate marine pollution, and enhance economic and societal advantages in a cost-effective and sustainable manner. Examples encompass the rehabilitation of essential habitats, including seagrass and salt marshes, to safeguard biodiversity and facilitate carbon sequestration, as well as the management of coastal habitats to conserve biodiversity and shield populations from extreme weather phenomena. This master's thesis seeks to perform a thorough evaluation of the efficacy and potential of Nature-based Solutions (NbS), including habitat restoration, green infrastructure, and ecological engineering, in mitigating pollution effects and fostering long-term environmental sustainability, while also formulating a conceptual model for their effective application. The research will enhance the understanding of coastal resilience and offer pragmatic recommendations for coastal management and planning.
- Light dependence of seagrass upper thermal thresholdsPublication . Tobajas, Pilar De Pablo; Bordalba, Nuria Marbà; Gamazo, Andrea Anton; Silva, JoãoAs ervas marinhas representam um dos ecossistemas bentónicos costeiros mais produtivos e diversos do mundo. O seu grande valor ecológico e económico está associado a numerosos serviços ecossistémicos, que incluem a proteção costeira contra a erosão, áreas de berçário para espécies de peixes comerciais, filtração da água, circulação de nutrientes e sumidouros globais de carbono. Apesar do reconhecimento da sua importância, as pradarias marinhas estão altamente ameaçadas, com taxas de declínio global anual estimadas entre 2% a 5%. Os principais fatores atuais que potenciam este declínio incluem as atividades antropogénicas e as alterações climáticas, particularmente as ondas de calor no verão. As projeções globais sugerem que as temperaturas da superfície do mar podem aumentar até 2°C até 2100 em muitas regiões, acompanhadas por um aumento na frequência, intensidade e duração de eventos térmicos extremos. Este aquecimento da coluna de água pode resultar em mudanças na distribuição das espécies em direção aos polos, eventos massivos de mortalidade, fenómenos de tropicalização das regiões temperadas, assim como migrações verticais das espécies para alcançar ambientes mais profundos e frios, que estão mais próximos das suas temperaturas ótimas. No entanto, em habitats mais profundos, a disponibilidade de luz pode ser considerada um fator limitante que determina o limite inferior dos produtores primários. A intensidade da luz diminui exponencialmente com a profundidade devido aos processos de absorção e dispersão. No caso das ervas marinhas, os seus requisitos mínimos de luz são mais elevados em comparação com outras plantas com flores, devido à sua grande quantidade de biomassa subterrânea, que inclui os rizomas e as raízes. Portanto, a extensão de profundidade para o crescimento das ervas marinhas depende da interação entre a disponibilidade de luz e o stress térmico. Ambos os fatores abióticos afetam a produtividade das plantas, uma vez que o balanço de carbono é determinado pelo carbono fixado durante a fotossíntese, pelo carbono consumido durante a respiração e pela alocação de carbono armazenado. Um balanço de carbono positivo permite às plantas responder ao stress e sustentar o seu crescimento, reprodução e sobrevivência. Por outro lado, sob temperaturas elevadas ou condições limitadas de luz, o carbono fotossintético fixado não consegue satisfazer as exigências respiratórias da planta, resultando num desequilíbrio metabólico que leva ao esgotamento do carbono, à redução do crescimento e, em última instância, pode levar à morte da planta. Os estudos que investigam a interação entre a luz e a temperatura são limitados, sendo ainda mais raros os que analisam os efeitos da disponibilidade de luz no desempenho térmico das plantas (TPC). As TPCs representam a sensibilidade térmica de um indivíduo, caracterizado pela taxa de alteração no desempenho fisiológico ao longo de um gradiente de temperaturas. As TPCs típicas caracterizam-se por um limite letal térmico inferior, seguido por um aumento exponencial até se atingir uma temperatura ótima, e finalmente por um declínio subsequente em direção ao limite letal térmico superior da espécie. A análise das TPCs permite a determinação de parâmetros térmicos, como as temperaturas ótimas e críticas superior e inferior, bem como a energia de activação e desativação das fases de aumento e de declínio da curva, respetivamente. No entanto, estes parâmetros térmicos podem variar entre populações devido a adaptações genéticas, plasticidade fenotípica ou regulações fisiológicas a curto prazo. Estes parâmetros são ecologicamente relevantes, pois permitem comparações da sensibilidade ao aquecimento entre espécies e populações sob diferentes condições ambientais, como a luz. O presente estudo examina três espécies de ervas marinhas do Mar Mediterrâneo (Cymodocea nodosa, Posidonia oceanica e Zostera noltei). Foi conduzido um modelo experimental de mesocosmo, onde as plantas foram expostas a diferentes tratamentos de temperatura, entre 16ºC e 40ºC, dependendo da espécie estudada. A intensidade da luz foi usada como um indicador de profundidade, aplicando-se dois tratamentos de luz: Alta Luz (191 μmol m-² s⁻¹) e Baixa Luz (55 μmol m-² s⁻¹), que simulam as condições ambientais próximas ao limite superior e inferior de profundidade dos prados. No final do plano experimental, as taxas de crescimento foram medidas para estabelecer um TPCs, com o objetivo de calcular os parâmetros térmicos teóricos (temperatura ótima e crítica superior, bem como a energia de desativação), e as taxas de sobrevivência foram medidas para determinar o limite térmico letal da população (LT50). Adicionalmente, as taxas metabólicas foram medidas para uma das espécies (Z. noltei) para se compreenderem respostas fisiológicas adicionais das ervas marinhas, incluindo a Produção Primária Líquida (NPP), Produção Primária Bruta (GPP) e respectivas taxas de Respiração. Este passo permitiu-nos avaliar se as ervas marinhas sob diferentes condições de luz e, por conseguinte, a diferentes profundidades, podem tolerar limites térmicos semelhantes e apresentar sensibilidades térmicas comparáveis, bem como respostas de crescimento e metabólicas face ao aumento das temperaturas. Os nossos resultados demonstraram limites térmicos superiores semelhantes, incluindo temperaturas ótimas, críticas superiores e letais, bem como energias de desativação entre os tratamentos de luz para as três espécies. No entanto, observaram-se diferenças significativas nas curvas de desempenho de crescimento e nas respostas metabólicas, com valores mais baixos sob condições de baixa luz. O NPP apresentou um padrão semelhante às curvas de crescimento, enquanto o GPP demonstrou uma correlação negativa com o aumento da temperatura, enquanto as taxas de respiração não apresentaram nenhuma tendência clara. Adicionalmente, a temperatura à qual o sistema de ervas marinhas passa de autotrófico para heterotrófico foi significativamente superior sob condições de alta luz. Entre as espécies estudadas, C. nodosa exibiu limites térmicos mais elevados e uma capacidade de manter a taxa de crescimento sob condições de menor luz, sugerindo que esta espécie poderia ser uma boa candidata para ocupar o Mar Mediterrâneo, enquanto outras espécies de zonas temperadas já sofrem um declínio progressivo e poderão migrar para habitats mais profundos em cenários de aquecimento. Foram também obtidos limites térmicos inesperados para P. oceanica em comparação com pesquisas anteriores. Os limites térmicos mais elevados podem ser atribuídos à adaptação térmica dos clones para mitigar os efeitos do aumento das temperaturas. No caso de C. nodosa, observaram-se diferentes limites térmicos devido à possível diferenciação genética entre as populações do Mar Mediterrâneo e do Oceano Atlântico, facilitando a existência de ecótipos locais. Em conclusão, os nossos resultados sugerem que as pradarias marinhas profundas também podem ser vulneráveis ao aquecimento. Estas pradarias tendem a crescer em densidades mais baixas, apresentando menor capacidade de recuperação em condições desfavoráveis e podendo tornar-se em sistemas heterotróficos a temperaturas mais baixas. Como resultado, prevê-se uma contração da gama de profundidade adequada, em que as populações de águas rasas serão expostas a temperaturas acima dos seus limites térmicos, enquanto as populações profundas lutarão para manter a viabilidade do sistema. Estes resultados podem ser extrapolados para outros produtores primários, como corais e comunidades de macroalgas. É necessário reforçar a necessidade para estudos de campo de modo validar os limites térmicos obtidos e fornecer previsões mais precisas sobre a distribuição vertical futura das pradarias de ervas marinhas em cenários de alterações climáticas.
- Analysis of cultural and provisioning ecosystem services use: a comparative study of artificial reefs, rocky areas, and sandy bottoms in the AlgarvePublication . Camelo, Ana Maria Madiedo; Ramos, Jorge; Leitão, FranciscoArtificial reefs are human made structures that are deployed in the seabed to provide multiple economic, social and ecological benefits. Artificial reefs have emerged as a highly effective strategy to provide ecosystem services, such as habitat protection, restoration, and recreation. Despite their acknowledged benefits, there remains a limited understanding of how these reefs are currently being used by the local communities. The present study aims to identity and analyze the use of provisioning and cultural ecosystem services provided by the artificial reefs located in the south coast of Portugal, in comparison with rocky areas and sandy bottoms. To achieve this, a satellite dataset comprising automatic identification system (AIS) records with nine months of hourly location data for recreational and fishing vessels (including purse seiners and multi-gear) was utilized to identify and analyse high-density areas. Statistical tests were conducted to further assess the data. The results indicate that, within the selected study area, sandy bottoms are the most intensively used habitat for fishing activities, with multi-gear vessels being the predominant type, proving to be a significant type of habitat that provides essential ecosystem services. In contrast, artificial reefs were found to be used for recreational and fishing activities, but with lower density values, while rocky areas were the least used ones.
- Development and improvement of gamete (cryo)preservation protocols for elasmobranchsPublication . Magny, Ana; Gallego, Víctor; Velez, ZéliaElasmobranchs are among the most threatened groups of vertebrates on Earth, and primary threats to their survival are overfishing and habitat destruction. To address this, both in-situ conservation efforts and ex-situ conservation programs are essential. Implementing assisted reproductive technologies, though not widely developed for elasmobranchs, is a crucial aspect of these ex-situ measures. This study aimed to improve the current gamete preservation protocols in elasmobranch using new storage conditions, new cryoprotectants, and new biodegradable vials. These trials used small-spotted catshark (Scyliorhinus canicula) as the model species, with sperm collected on the day of each experiment, and samples showing more than 70% motility were selected for the experiments. For the short-term storage trials, our data showed that the best short term storage method is at 4°C and pH 6.5, maintaining 40% motility for up to 14 days. About the study aimed at improving methods for "sending gamete samples", the best option was to store the sperm sample at room temperature with ice in it without cryoprotectants, achieving motilities close to 40-50% after 1 week. On the other hand, and regarding cryopreservation trials, the best result was obtained with the combination of 5% methanol and 5% DMSO, reaching post thawed motilities of 25-30%. In addition, biodegradable capsules were tested as an ecologic alternative to plastic vials in elasmobranchs, and first attempts showed that traditional vials, such us cryotubes, showed better results (30-35% of post-thawing motility) than biodegradable vials (15-20% after cryopreservation process). This study significantly advances gamete handling, evaluation, and cryopreservation protocols for elasmobranchs. Several objectives have been achieved, both by attempting to adapt and apply several reproductive techniques and tools previously used in other fish species, and by carrying out the current cryopreservation protocols developed on elasmobranch species.
- Determining microbiota and antimicrobial resistance (AMR) associated with plastics from different sourcesPublication . Kvindesland, Karen; Serafim, Maria Angela; Marathe, NachiketPlastic wastes and its dissemination into the marine environment pose a serious threat to the marine ecosystems. Plastic surfaces are inhabited by the microbial communities that may be parthenogenic and carry antibiotic resistance genes (ARGs). The aim of the current study was to investigate the differences in microbes present in biofilms on different plastics that are present in different matrices like wastewater (WW) and seawater (SW) using culture-dependent approach. We investigated the biofilm composition of three common plastic polymers; polyamide (PA), polyethylene (PE) and polystyrene (PS), by conducting a controlled laboratory experiment using SW and WW as matrices. Bacterial isolates were obtained from WW and SW as background. Biofilms were successfully established on all polymer types and dominated by Pseudomonas spp. Antibiotic susceptibility testing revealed the presence of multidrug resistant bacteria, including potential human pathogen Klebsiella oxytoca. Although differences in isolated genera were observed between polymers, the differences were not statistically significant. We isolated multidrug resistant potential pathogens from plastic biofilms, which we were not able to isolate from background matrix previously. Thus, suggesting that plastic surfaces may enrich clinically important antibiotic-resistant bacteria (ARB). This study highlights the role of plastic in dissemination of potential pathogens and ARGs into the receiving aquatic environments and underlines the potential public health risks associated with of plastic pollution in the environment.
- Recent advances in quantum machine learning: a survey with a comparative analysisPublication . Privalihhin, Vassili; Oliveira , José Valente de; Sousa, Joana CoutinhoQuantum mechanics, a fundamental theory in physics that describes the behavior of nature at atomic and subatomic scales, offers significant advantages over classical physics in various contexts. These advances have laid the foundation for the field of quantum computing, which leverages the unique properties of quantum mechanics to solve complex computational problems more efficiently than classical computers. At the core of quantum computing are qubits, the quantum analogs of classical bits. Unlike classical bits, which are restricted to binary states (0 or 1), qubits utilize superposition and entanglement, enabling them to exist in multiple states simultaneously and interact in ways that amplify computational capabilities. This study presents an overview of quantum algorithms and tools for quantum machine learning, with a focus on recent advancements. Through a comparative analysis and empirical evidence, the research highlights the potential advantages of quantum algorithms in various applications, such as data processing, pattern recognition, and algorithmic complexity. The findings suggest that quantum methods may surpass their classical counterparts in certain domains. However, a key challenge remains: the current limitations of quantum hardware. Despite the theoretical benefits, practical implementation is constrained by the noisy and error-prone nature of quantum devices. Consequently, the experiments conducted in this study were performed in simulation environments, which demonstrated potential improvements when applying quantum paradigms.
- Effect of probiotic microorganisms on growth and health status of rearing species under biofloc technology (BFT)Publication . Rito, João Ribeiro; Sánchéz Peñaranda, David; Teodósio, RitaEnvironmental impacts associated with aquaculture productions are mainly related to the discharge of nutrient- rich wastewater, mainly N (Nitrogen) and P (Phosphorous). Biofloc technology (BFT), a microbial- based system, is seen as a promising sustainable production system. It operates as a zero-water exchange system, where nutrients and organic particles in the culture water are recycled by autotrophic and heterotrophic bacteria into protein- rich flocs, providing a complement food source to fish diets and ultimately improving circular economy. Biological control strategies, including bacterial probiotics or microalgae products, have proven to enhance the health of reared animals and improve water quality in aquaculture. This project aimed to deepen the knowledge of the ecology of microalgae for their cultivation in conditions that allow interaction with floccules, generating a food alternative that combines the benefits of both bacteria and microalgae. The effects of microalgae addition in the cultured species, Penaeus vannamei (Pacific white shrimp), were analyzed and compared with bacterial probiotic addition in a BFT production. Four different treatments were analyzed: biofloc (control), bacterial probiotic inclusion, microalgae inclusion, and a combination of both. This work was conducted in two phases, with the same experimental design but under distinct production conditions (density, tank volume, experimental period). Furthermore, shrimp resilience was assessed through three environmental challenges: 1) hypoxia, 2) density and 3) combined hypoxia and density, whereby shrimp survival was analyzed for each challenge. The results indicated that both bacterial and microalgae populations remained stable, providing both water quality and health benefits for the shrimps. Microalgae community evolution under biofloc conditions showed stability and capability to proliferate, even though nutrients overload on the culture water negatively impacted survival and growth performance of the reared shrimps. However, shrimp in microalgae-groups exhibited enhanced resilience when subjected to environmental stress challenges.