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9. 13: Ecología viral - Biología

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9. 13: Ecología viral

La proteasa similar a la papaína regula la propagación viral del SARS-CoV-2 y la inmunidad innata

La proteasa tipo papaína PLpro es una enzima de coronavirus esencial que se requiere para procesar poliproteínas virales para generar un complejo de replicasa funcional y permitir la propagación viral 1,2. PLpro también está implicado en la escisión de modificaciones postraduccionales proteínicas en las proteínas del huésped como un mecanismo de evasión contra las respuestas inmunes antivirales del huésped 3-5. Aquí realizamos la caracterización bioquímica, estructural y funcional del síndrome respiratorio agudo severo coronavirus 2 (SARS-CoV-2) PLpro (SCoV2-PLpro) y describimos las diferencias con el SARS-CoV PLpro (SCoV-PLpro) en la regulación del interferón del huésped y NF Vías -κB. SCoV2-PLpro y SCoV-PLpro comparten una identidad de secuencia del 83% pero exhiben diferentes preferencias de sustrato del huésped. SCoV2-PLpro escinde preferentemente la proteína del gen 15 estimulado por interferón similar a ubiquitina (ISG15), mientras que SCoV-PLpro se dirige predominantemente a las cadenas de ubiquitina. La estructura cristalina de SCoV2-PLpro en complejo con ISG15 revela interacciones distintivas con el dominio de tipo ubiquitina amino-terminal de ISG15, destacando la alta afinidad y especificidad de estas interacciones. Además, tras la infección, SCoV2-PLpro contribuye a la escisión de ISG15 del factor de respuesta al interferón 3 (IRF3) y atenúa las respuestas al interferón de tipo I. En particular, la inhibición de SCoV2-PLpro con GRL-0617 altera el efecto citopatogénico inducido por virus, mantiene la vía del interferón antivírico y reduce la replicación viral en las células infectadas. Estos resultados destacan una posible estrategia terapéutica dual en la que el direccionamiento de SCoV2-PLpro puede suprimir la infección por SARS-CoV-2 y promover la inmunidad antiviral.

Declaracion de conflicto de interes

Conflicto de intereses Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Cifras

Datos extendidos Fig. 1. Propiedades bioquímicas de…

Datos extendidos Fig. 1. Propiedades bioquímicas de SCoV2-PLpro.

Datos extendidos Fig. 2. Estructura compleja de…

Datos extendidos Fig. 2. Estructura compleja de SCoV2-PLpro con mouseISG15.

Datos extendidos Fig. 3. Alineación de secuencia de…

Datos extendidos Fig. 3. Alineación de secuencia de dominio proteasa similar a papaína de coronavirus.

Datos extendidos Fig. 4. Análisis estructural de…

Datos extendidos Fig. 4. Análisis estructural de GRL-0167, complejo SCoV2-PLpro.

Datos extendidos Fig. 5. Roles fisiológicos de…

Datos extendidos Fig. 5. Funciones fisiológicas de PLpro en las células.

Datos extendidos Fig. 6. Efecto de PLpro…

Datos extendidos Fig. 6. Efecto de PLpro sobre el nivel de expresión de IFN-β o NF-κB p65.

Datos extendidos Fig. 7. Efectos inhibidores de…

Datos ampliados Fig. 7. Efectos inhibidores de GRL-0617 sobre la infección por SARS-CoV2.

Fig. 1. Actividades de desISGilación y desubiquitilación de…

Fig. 1. Actividades de desISGilación y desubiquitilación de SCoV-PLpro y SCoV2-PLpro.

Fig. 2. Análisis estructural de SARS-CoV-2 PLpro…

Fig. 2. Análisis estructural de SARS-CoV-2 PLpro en complejo con ISG15 de longitud completa.


El ligando 2'3'-cGAMP de STING induce una respuesta inmune innata antibacteriana dependiente de NF-κB en la anémona de mar estrella Nematostella vectensis

En los mamíferos, la vía cGAS-cGAMP-STING es crucial para detectar la infección viral e iniciar una respuesta de interferón de tipo I antiviral. cGAS y STING son genes altamente conservados que se originaron en bacterias y están presentes en la mayoría de los animales. Por el contrario, los interferones solo surgieron en vertebrados, por lo que la función de STING en invertebrados no está clara. Aquí, usamos el ligando 2'3'-cGAMP de STING para activar las respuestas inmunes en un invertebrado cnidario modelo, la anémona de mar estrella. Nematostella vectensis. Usando RNA-Seq, encontramos que 2'3'-cGAMP induce una transcripción robusta de genes tanto antivirales como antibacterianos, incluido el factor de transcripción conservado NF-κB. Los experimentos de derribo identificaron un papel para NF-κB en la inducción específica de genes antibacterianos aguas abajo de 2'3'-cGAMP, y también se encontró que algunos de estos genes se inducían durante Pseudomonas aeruginosa infección. Además, caracterizamos el producto proteico de uno de los supuestos genes antibacterianos, el N. vectensis homólogo de Dae4, y encontró que ha conservado la actividad antibacteriana. Este trabajo describe un papel inesperado de una vía de detección de cGAMP en la inmunidad antibacteriana y sugiere que una respuesta transcripcional amplia es una salida evolutivamente ancestral de la señalización de 2'3'-cGAMP en animales.

Declaración de importancia Las respuestas inmunitarias antivirales se inician a través de vías de señalización como la vía STING. En los mamíferos, la activación de esta vía da como resultado la producción de moléculas antivirales llamadas interferones. Sorprendentemente, la vía STING está presente en organismos como las anémonas marinas que carecen de interferones, por lo que la función de esta vía en estos organismos no está clara. Aquí informamos que en la anémona Nematostella vectensis, un activador de molécula pequeña de la vía STING, cGAMP, no solo induce una respuesta antiviral, sino que también estimula una respuesta inmunitaria antibacteriana. Estos resultados proporcionan información sobre los orígenes evolutivos de la inmunidad innata y sugieren un papel ancestral más amplio para la señalización de cGAMP-STING que evolucionó hacia funciones antivirales más especializadas en mamíferos.


Características de las poblaciones y el cambio de la población

La densidad de población es la relación entre el número de individuos de una población y el área o volumen que ocupan. Por ejemplo, en 2001, la densidad de población humana de los Estados Unidos (según el Banco Mundial) era de 29,71 habitantes por kilómetro cuadrado, mientras que China tenía una densidad de población de 135,41 personas por kilómetro cuadrado.

3. ¿Cuál es la tasa de crecimiento de la población?

La tasa de crecimiento de la población (PGR) es el cambio porcentual entre el número de individuos en una población en dos momentos diferentes. Por tanto, la tasa de crecimiento de la población puede ser positiva o negativa.

4. ¿Cuáles son los principales factores que afectan el crecimiento de una población?

Los principales factores que hacen crecer la población son los nacimientos y la inmigración. Los principales factores que hacen que las poblaciones disminuyan son las muertes y la emigración.

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Migración, emigración e inmigración

5. ¿Qué tan diferentes son los conceptos de migración, emigración e inmigración?

La migración es el movimiento de individuos de una especie de un lugar a otro. La emigración es la migración vista como la salida de individuos de una región (a otra donde se asentarán de manera permanente o temporal). La inmigración es la migración vista como el asentamiento en una región (permanente o temporalmente) de personas que vienen de otra región. Por tanto, las personas emigran "de" e inmigran "a".

6. ¿Cuáles son algunos ejemplos de animales migratorios?

Ejemplos de animales migratorios son: ballenas francas australes de la Antártida, que se reproducen en la costa brasileña salmones migratorios que nacen en el río, van al mar y regresan al río para reproducirse y mueren aves migratorias de regiones frías que pasan el invierno en regiones tropicales, etc.

Potencial biótico y resistencia ambiental

7. ¿Qué es el potencial biótico?

El potencial biótico es la capacidad de crecimiento de una población dada en condiciones óptimas hipotéticas, en un entorno sin factores limitantes para dicho crecimiento. En tales condiciones, la población tiende a crecer indefinidamente. & # Xa0

8. ¿Cuál es la forma típica de una curva de crecimiento de la población? ¿Cómo se puede representar gráficamente el potencial biótico de la misma forma?

Una curva de crecimiento poblacional típica (número de individuos a lo largo del tiempo, escala lineal) tiene forma sigmoidea. Hay un crecimiento inicial corto y lento seguido de un período de crecimiento rápido y más largo y una vez más una disminución en el crecimiento antes de la etapa de estabilización o equilibrio.

Sin embargo, el crecimiento de la población de acuerdo con la curva de potencial biótico & # xa0 no es sigmoidal, tiene forma de media luna y se acerca al infinito (no hay una etapa decreciente ni un equilibrio).

9. ¿Qué es la resistencia ambiental?

La resistencia ambiental es el efecto de limitar los factores abióticos y bióticos que impiden que una población crezca como lo haría normalmente de acuerdo con su potencial biótico. En realidad, cada ecosistema puede sustentar un número limitado de individuos de una especie determinada.

La resistencia ambiental es un concepto importante en la ecología de poblaciones.

Los factores limitantes del crecimiento de la población

10. ¿Cuáles son los principales factores limitantes del crecimiento de una población?

Los factores que limitan el crecimiento de una población se pueden dividir en factores bióticos y factores abióticos. Los principales factores limitantes abióticos son la disponibilidad de agua y luz y la disponibilidad de refugio. Los principales factores bióticos limitantes son la densidad de población y las interacciones ecológicas inarmoniosas (negativas) (competencia, predatismo, parasitismo, ammensalismo). & # Xa0

11. ¿Cómo afectan la disponibilidad de agua y luz y el clima al crecimiento de una población?

La disponibilidad de agua y luz junto con el clima son factores abióticos que limitan el crecimiento de una población. Dado que los productores son responsables de la síntesis de material orgánico transferido a lo largo de las cadenas alimentarias de un ecosistema, el agua y la luz afectan la disponibilidad de alimentos y una población no puede crecer más allá del número de individuos que el medio ambiente puede alimentar. Por ejemplo, en el desierto, la biomasa es relativamente pequeña y las poblaciones que viven en este ecosistema son más pequeñas (en comparación con la misma especie en ambientes con una gran biomasa disponible). El clima, incluida la temperatura, afecta el crecimiento de la población porque un cambio excesivo en este factor, como la ocurrencia de sequías o inundaciones, puede causar una disminución significativa de la población. Los pequeños cambios climáticos también pueden alterar la tasa de fotosíntesis y reducir la disponibilidad de alimentos en el ecosistema.

Predator x Prey Curve

12. ¿Cómo varían las poblaciones de depredadores y presas en depredación?

Siempre que aumenta la población de depredadores, la población de presas tiende a disminuir al principio. Posteriormente, la disminución de la población de presas y la mayor densidad de población de depredadores hacen que la población de depredadores disminuya. La población de presas luego revierte la disminución y comienza a crecer.

Si las variaciones en el tamaño de las poblaciones ocurren con una intensidad inesperada (diferente de la intensidad habitual de la interacción ecológica), por ejemplo, debido a accidentes ecológicos que matan una gran cantidad de presas, el equilibrio presa-depredador se interrumpe y ambas especies pueden ser herido. La existencia del depredador es en ocasiones fundamental para la supervivencia de la población de presas, ya que la ausencia de predatismo favorece la proliferación de las presas y, en algunos casos, cuando la proliferación excesiva crea un tamaño poblacional más allá de la capacidad del ecosistema para sustentarlas, se producen daños medioambientales y se destruye toda la población de presas.

Curvas de resistencia ambiental y crecimiento de la población

13. ¿Cuál es la relación entre la resistencia ambiental y el crecimiento de la población según la curva de potencial biótico y la curva de crecimiento de la población real?

La diferencia entre la curva de crecimiento de la población real (número de individuos x tiempo) y el crecimiento de la población según la curva de potencial biótico de una población dada es el resultado de la resistencia ambiental.

Curvas de crecimiento de poblaciones bacterianas y virales

14. ¿Qué tan diferente es el crecimiento de una población viral según su potencial biótico del crecimiento de una población bacteriana según su potencial biótico?

Las curvas de crecimiento de virus y bacterias según su potencial biótico presentan un patrón exponencial positivo. La diferencia entre ellos es que en cada período de tiempo, las bacterias duplican su población, mientras que la población viral se multiplica por docenas o cientos de veces. Por tanto, la curva de crecimiento de la población viral tiene un crecimiento más intenso. Esto sucede porque las bacterias se reproducen por división binaria, y cada célula genera dos células hijas, mientras que cada virus se replica y genera docenas o incluso cientos de nuevos virus.

Pirámides de edad

15. ¿Qué son las pirámides de edad?

Las pirámides de edad son representaciones gráficas en forma de rectángulos superpuestos, cada uno de los cuales representa el número de individuos incluidos en los rangos de edad en los que se divide una población. Generalmente, los rangos de edad más bajos están más cerca de la base de la pirámide, siempre por debajo de los rangos más altos, y la dimensión variable que representa el número de individuos es el ancho (sin embargo, hay pirámides de edad en las que la dimensión variable es la altura) . & # xa0

16. ¿Qué análisis proporciona el estudio de las pirámides de la edad humana?

El estudio de las pirámides de edad humana puede proporcionar los siguientes tipos de análisis: la proporción de personas en una edad económicamente activa la proporción de ancianos (que indica la calidad de los sistemas de pensiones y de salud) la proporción de niños y jóvenes (que indica la necesidad de empleo generación y servicios educativos) el perfil reproductivo (muestra la tendencia de crecimiento de la población) la tasa de mortalidad infantil (indica la calidad del sistema de salud, condiciones higiénicas, nutrición y pobreza) esperanza de vida, etc.

Es posible predecir si una población pertenece a una sociedad rica e industrializada oa un país pobre, ya que los patrones de sus pirámides de edad difieren según estas condiciones.

17. ¿Cuáles son las principales características de las pirámides de edad de los países desarrollados?

En una población humana estabilizada, la pirámide de edad tiene una base más estrecha, ya que la tasa de natalidad no es tan alta. Los rangos de edad adulta son generalmente más amplios que los rangos infantiles, lo que demuestra que, en la práctica, no hay crecimiento poblacional. Existe un número proporcionalmente alto de personas mayores, lo que significa que la calidad de vida es alta y que la población tiene acceso a servicios de salud y una buena nutrición. Estas son las características de las pirámides de edad de los países desarrollados.

18. ¿Cuáles son las características típicas de las pirámides de edad de los países subdesarrollados?

Las pirámides de edad de los países subdesarrollados tienen características relacionadas con la pobreza de sus poblaciones, con una base más amplia y una punta estrecha. El rango de edad base, cuando es mucho más amplio que los otros niveles, indica una alta tasa de natalidad. Los niveles justo por encima de la base pueden presentar una gran reducción en las poblaciones más pobres debido a la mortalidad infantil. Los rangos que representan a los jóvenes también son amplios, lo que indica una presión futura sobre las necesidades laborales y de vivienda. Los anchos de los rectángulos disminuyen a medida que aumenta la edad hasta la punta, que representa a los ancianos, demostrando condiciones de vida difíciles, servicios de salud precarios y una esperanza de vida corta.

Ahora que has terminado de estudiar Ecología de poblaciones, estas son tus opciones:


Persistencia del virus SARS-CoV-2 y ARN viral en superficies hidrofóbicas e hidrofílicas e investigación de la concentración de contaminación

Es probable que la transmisión del SARS-CoV-2 se produzca a través de varias vías, incluido el contacto con superficies contaminadas. Muchos estudios han utilizado análisis de RT-PCR para detectar ARN del SARS-CoV-2 en superficies, pero rara vez se han detectado virus viables. Este artículo investiga la viabilidad a lo largo del tiempo del SARS-CoV-2 secado en una variedad de materiales y compara la viabilidad del virus con las copias de ARN recuperadas y si la viabilidad del virus depende de la concentración.

El virus viable persistió durante más tiempo en el material de la mascarilla quirúrgica y el acero inoxidable con una reducción del 99,9% en la viabilidad en 124 y 113 horas, respectivamente. La viabilidad del SARS-CoV-2 se redujo más rápido en una camisa de poliéster, con una reducción del 99,9% en 2,5 horas. La viabilidad del algodón se redujo en segundo lugar más rápido, con una reducción del 99,9% en 72 horas. El ARN en todas las superficies mostró una reducción logarítmica de la recuperación de la copia del genoma durante 21 días.

Los hallazgos muestran que el SARS-CoV-2 es más estable en superficies hidrófobas no porosas. El ARN es muy estable cuando se seca en superficies con solo una reducción logarítmica en la recuperación durante tres semanas. En comparación, la viabilidad del SARS-CoV-2 se redujo más rápidamente, pero se encontró que esta pérdida de viabilidad era independiente de la concentración inicial. Los niveles esperados de contaminación ambiental de la superficie viable por SARS-CoV-2 conducirían a niveles indetectables en dos días. Por lo tanto, cuando se detecta ARN en superficies, no indica directamente la presencia de virus viables incluso a valores elevados de CT.

Importancia Este estudio muestra el impacto del tipo de material en la viabilidad del SARS-CoV-2 en las superficies. Demuestra que la tasa de descomposición del SARS-CoV-2 viable es independiente de la concentración inicial. Sin embargo, el ARN muestra una alta estabilidad en superficies durante períodos prolongados. Esto tiene implicaciones para la interpretación de los resultados del muestreo de superficie utilizando RT-PCR para determinar la posibilidad de virus viables de una superficie. A menos que se tomen muestras inmediatamente después de la contaminación, es difícil alinear el número de copias de ARN con la cantidad de virus viable en una superficie.


Información del autor

Afiliaciones

CIRAD, UMR PVBMT, St Pierre, La Réunion, Francia

División de Biología Computacional, Departamento de Ciencias Biomédicas Integrativas, Instituto de Enfermedades Infecciosas y Medicina Molecular, Universidad de Ciudad del Cabo, Ciudad del Cabo, Sudáfrica

Instituto de Biología Integrativa de Sistemas (I2SysBio), CSIC-UV, Paterna, València, España

The Santa Fe Institute, Santa Fe, NM, EE. UU.

Oficina de Investigación, Universidad de Ciudad del Cabo, Ciudad del Cabo, Sudáfrica

CIRAD, UMR BGPI, Montpellier, Francia

BGPI, CIRAD, INRA, Montpellier SupAgro, Universidad de Montpellier, Montpellier, Francia

El Biodesign Center for Fundamental and Applied Microbiomics, Center for Evolution and Medicine, School of Life Sciences, Arizona State University, Tempe, AZ, EE. UU.

Unidad de Investigación en Biología Estructural, Departamento de Ciencias Biomédicas Integrativas, Universidad de Ciudad del Cabo, Ciudad del Cabo, Sudáfrica

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Contribuciones

P.L., D.P.M., S.F.E., D.N.S., P.R. y A.V. escribió y editó el manuscrito. P.L. y A.V. llevó a cabo los análisis de los datos presentados en las figuras 1-3.

Autor correspondiente


Jane Flint es Profesora Emérita de Biología Molecular en la Universidad de Princeton. La investigación del Dr. Flint & rsquos se centró en la investigación de los mecanismos por los cuales los productos génicos virales modulan las vías del huésped y las defensas antivirales para permitir la reproducción eficiente en células humanas normales de adenovirus, virus que se utilizan en aplicaciones terapéuticas como la transferencia de genes y el tratamiento del cáncer.

Vincent R. Racaniello es Profesor Higgins de Microbiología e Inmunología en el Colegio de Médicos y Cirujanos Vagelos de la Universidad de Columbia. El Dr. Racaniello ha estado estudiando virus por más de 40 años, incluyendo poliovirus, rinovirus, enterovirus, virus de la hepatitis C y virus del Zika. Escribe sobre virus en virology.ws y es anfitrión de This Week in Virology.

Glenn F. Rall es profesor y director académico en el Fox Chase Cancer Center, y es profesor adjunto en los departamentos de microbiología e inmunología de la Universidad de Pensilvania, así como en las universidades Thomas Jefferson, Drexel y Temple. El Dr. Rall estudia las infecciones virales del cerebro y las respuestas inmunitarias a esas infecciones, con el objetivo de definir cómo los virus contribuyen a la enfermedad.

Theodora Hatziioannou es profesor asociado de investigación en la Universidad Rockefeller y participa activamente en programas de enseñanza en la Facultad de Medicina Albert Einstein. El Dr. Hatziioannou ha trabajado en múltiples virus con un enfoque en los retrovirus y los mecanismos moleculares que gobiernan el tropismo viral y en la mejora de modelos animales para enfermedades humanas.

Anna Marie Skalka es profesora emérita y ex vicepresidenta senior de investigación básica en el Fox Chase Cancer Center. La Dra. Skalka es reconocida internacionalmente por sus contribuciones a la comprensión de los mecanismos bioquímicos mediante los cuales los retrovirus se replican e insertan su material genético en el genoma del huésped, así como por su investigación sobre otros aspectos moleculares de la biología de los retrovirus.


Notas al pie

↵ 20 Twitter: @SystemsVirology

Conflicto de intereses: Los autores declaran que no existen intereses en competencia.

• Han surgido variantes L452R (en B.1.427 / 429) e Y453F (en B.1.298) en S RBM

• Los mutantes L452R e Y453F escapan de la inmunidad celular restringida por HLA-24

• L452R aumenta la infectividad viral y potencialmente promueve la replicación viral

• La epidemia de variantes B.1.427 / 429 que albergan L452R se ha expandido en EE. UU.


Virus: Comprensión de grado 9 para IGCSE Biology 1.4

Virus aparecen en su programa de estudios en una sección titulada & # 8220Variedad de organismos vivos & # 8221. Esto es bastante lamentable porque, por supuesto, los virus no se clasifican en absoluto como organismos vivos. La razón por la que no están vivos es simple: son no hecho de células y son incapaces de realizar reacciones metabólicas. Los virus son mucho más pequeños que cualquier célula, incluso células procariotas muy pequeñas como las bacterias.

En el diagrama de arriba, puede ver en la parte superior derecha de la imagen parte de un glóbulo rojo. Los glóbulos rojos son una de las células más pequeñas del cuerpo humano. La célula bacteriana en la parte inferior del diagrama, E. coli, es mucho más pequeña y todos los virus azules son mucho más pequeños aún. [Las unidades de longitud en este diagrama son nanómetros (nm) y # 8211 un nanómetro es 10-9 m]

Todos los virus son parásito ya que tienen que infectar una célula viva para poder reproducirse.

¿De qué están hechos los virus?

Bueno, recuerde que los virus no están hechos de células. Las partículas de virus individuales se denominan viriones y simplemente se componen de un capa de proteína (llamada cápside) que encierra algunos material genético. El material genético de un virión puede ser ADN o una molécula similar llamada ARN.

Los virus pueden infectar todo tipo de organismos vivos. El virus de la izquierda en el diagrama de arriba se llama bacteriófago e infecta células bacterianas. Puede ver que la capa de proteína está dispuesta en una cabeza, cola y fibras y el material genético en un bacteriófago es ADN. El virus de la derecha es el Virus de la gripe que infecta a mamíferos y aves, causando la enfermedad de la influenza o & # 8220flu & # 8221. El virus de la influenza es un virus de ARN.

Muchas enfermedades humanas son causadas por patógenos virales. La influenza es una (ver arriba) y la otra mencionada en el programa de estudios es VIH & # 8211 un virus que causa las enfermedades SIDA. El VIH también es un virus de ARN. [VIH significa virus de inmunodeficiencia humana y la enfermedad SIDA es síndrome de inmunodeficiencia adquirida].

Algunos virus infectan y causan enfermedades en las plantas. Virus del mosaico del tabaco infecta las plantas de tabaco provocando hojas amarillas ya que los cloroplastos no se forman correctamente en las hojas.


Afiliaciones

Laboratorio estatal clave de ciencias ambientales marinas, Laboratorio clave de Fujian de secuestro de carbono marino, Facultad de ciencias oceánicas y terrestres, Universidad de Xiamen (Xiang’an), 361102, Xiamen, Fujian, China

Rui Zhang, Yanxia Li, Wei Yan, Yu Wang, Tingwei Luo, Huifang Li y Nianzhi Jiao

Departamento de Ciencias Oceánicas, Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong, Clear Water Bay, Hong Kong, China

Laboratorio de Ciencias e Ingeniería Marinas del Sur de Guangdong (Zhuhai), 519080, Zhuhai, China

Laboratoire d'Océanographie de Villefranche (LOV), UPMC, Université Paris 06, CNRS, Sorbonne Universités, 181 Chemin du Lazaret, 06230, Villefranche-sur-Mer, Francia


Ver el vídeo: Cápsula - Ecología 2 - Biología (Noviembre 2022).