La frase "supervivencia del más apto" hace que el principio de evolución por selección natural sea fácil de entender: las personas con un rasgo que los adapta bien a sus circunstancias tienen más probabilidades de transmitir ese rasgo. Pero como explica un nuevo estudio,múltiples factores hacen que predecir el destino de un rasgo diabólicamente difícil.
No solo los modelos predictivos mejorados ayudarían a los científicos a modelar mejor cómo funciona la evolución, sino que también podrían ayudar en los esfuerzos para prevenir enfermedades infecciosas. Todos los años, por ejemplo, los fabricantes de vacunas, epidemiólogos y médicos se esfuerzan por predecir dónde se encuentran enfermedades como la gripe, el zika, El VIH y el Ébola pueden ser los siguientes
Fundamentalmente, el problema es que un rasgo transmitido por una variante genética, o alelo, puede ser ventajoso para una o unas pocas generaciones, pero no proporciona ninguna ventaja o se convierte en una responsabilidad cuando las circunstancias cambian, dijo el autor principal Daniel Weinreich, profesor deecología y biología evolutiva en la Universidad de Brown. Pero la mayoría de los modelos teóricos de genética de poblaciones suponen que la aptitud se mantiene constante.
"Estamos articulando una serie de contextos biológicos diferentes en los que la aptitud de un alelo puede cambiar durante su 'vida' o linaje" en una población ", dijo Weinreich." Estamos convencidos de que los otros contextos, donde es constante, son las excepciones, no la regla "
El nuevo estudio en el Revisión anual de ecología, evolución y sistemática proporciona una visión general de lo que complica los modelos predictivos y cómo los científicos están tratando de progresar, en beneficio de la salud pública, entre otras áreas.
"Las enfermedades infecciosas experimentan presiones selectivas que varían constantemente a medida que se propagan dentro y entre los anfitriones y encuentran medicamentos y respuestas inmunes del huésped", dijo el autor principal Christopher Graves, quien obtuvo su doctorado de Brown y ahora es investigador en Bayer ".Comprender cómo avanza la evolución en escenarios de presiones selectivas muy variables aumentará nuestra capacidad de predecir la resistencia a los medicamentos y los brotes de enfermedades y, en última instancia, conducirá a la creación y despliegue de estrategias más inteligentes de medicamentos y vacunas ".
El estado físico puede ser voluble
Quizás la forma más obvia de que la aptitud de un rasgo puede variar es que el entorno puede cambiar, no solo con el tiempo sino también con el espacio. Considere la población de una especie de hierba en un terreno baldío. Algunos podrían llevar un alelo quelos ayuda a prosperar bajo un sol abrasador y otros pueden tener un alelo que transmite una ventaja relativa en la sombra fresca. No solo los patrones climáticos pueden cambiar drásticamente en escalas de tiempo que varían de días a años, sino que también pueden subir o derrumbarse nuevos edificios.mucho, creando nuevos parches de sombra o sol. Un modelo que proyecta el destino de cada alelo se vuelve mucho más complicado a lo largo de múltiples dimensiones.
Otra dimensión que puede variar es la vida "social" de los alelos. Los alelos que resultan en "trampa" son abundantes en la naturaleza, pero son más efectivos cuando son raros. Una vez que todos están haciendo trampa, puede que ya no sea una ventaja, por lo que el rasgo a lo largo del tiempo puede convertirse en una víctima de su propio éxito. Además, las predisposiciones genéticas a la cooperación no solo se trasladan. El documento cita casos en los que los comportamientos de "vigilancia" han evolucionado, como los insectos que preservan la supremacía delreina destruyendo los huevos puestos "egoístamente" de simples trabajadores, o genes que producen una capacidad inmune supresora de tumores para destruir las células cancerosas porque crecen demasiado rápido.
Las condiciones pueden incluso variar dentro de un linaje porque puede surgir un alelo que afecta a otro. Weinreich ha estudiado esto en el surgimiento de la resistencia a los antibióticos en las bacterias. Descubrió que cuatro mutaciones de una enzima particular a veces aumentaban la resistencia a los medicamentos y otras no,dependiendo de qué otras mutaciones estaban presentes o ausentes.
Incluso más complicaciones
Que cualquiera de estas circunstancias puede cambiar con el tiempo agrega otra capa de complejidad, dijo Weinreich, porque la velocidad a la que cambian las circunstancias es importante. Cuando las circunstancias cambian más rápido que la velocidad de reproducción del organismo, por ejemplo, patrones de clima soleado o nublado queir y venir durante unos días: las malas hierbas que adoran el sol o la sombra experimentan influencias menores en su éxito reproductivo. Pero si las circunstancias varían más lentamente, por ejemplo, un gran edificio nuevo da sombra a todo el lote durante décadas, ellos alelos soleados podrían desaparecer del lote y el alelo sombreado desplazará por completo al otro tipo. En este caso, las malas hierbas amantes del sol pueden haberse extinguido cuando el edificio se derribe nuevamente.
De hecho, dijo Weinreich, muchos modelos para predecir el destino de los alelos han pasado por alto la posibilidad de que los rasgos puedan extinguirse por completo.
Mientras tanto, la tasa de cambio ambiental es muy similar a la tasa a la que actúa la selección natural, las matemáticas se vuelven especialmente difíciles.
presionando para avanzar
En su búsqueda de soluciones, los genetistas de poblaciones han empleado nuevos enfoques, escribieron Weinreich y Graves. Entre los más emocionantes, dijo Weinreich, están aquellos en los que unen fuerzas y toman prestadas técnicas de ecología y epidemiología, dos campos en los que el modeladoEl cambio dinámico y complejo es central. Este verano, por ejemplo, ha presentado un taller, "Dinámica Eco-Evolutiva en la Naturaleza y el Laboratorio" en la Universidad de California en el Instituto Kavli de Física Teórica de Santa Bárbara, que se dedica a explorar tales intersecciones.
Weinreich dijo que planea profundizar en las complejidades de los cambios en el estado físico derivados de diferentes tasas de cambio en los parámetros sociales por ejemplo, tramposos, genéticos por ejemplo, alelos competidores o ambientales por ejemplo, clima.
"La superposición entre los procesos ecológicos y evolutivos, que esas dos cosas se hablan muy íntimamente de una manera que se ha pasado por alto en muchos modelos, es el camino a seguir", dijo Weinreich. "Eso es lo que se necesita para hacer mejoras críticas".a modelos "
Los Institutos Nacionales de Salud y la National Science Foundation apoyaron a los investigadores en su trabajo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :