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Seminario del 3 de diciembre de 2021

Seminario Departamento de Biología. Miguel Brun Usán

Desde tiempos de Darwin sabemos que toda la complejidad y diversidad de la vida en la Tierra resulta de la combinación de tres procesos relativamente simples: Variación, selección y herencia. Un paso decisivo en la comprensión de estos fenómenos tuvo lugar en la década de 1930 con la formulación de la Síntesis Evolutiva moderna. Bajo ese marco conceptual, presiones selectivas externas al organismo actúan sobre una variación esencialmente dependiente de mutaciones genéticas y, por tanto, aleatoria. Del mismo modo, la herencia se concibe como la transmisión inter-generacional de material genético, y la evolución como un mero cambio de frecuencias alélicas en el espacio y el tiempo.
Este esquema simplificado del proceso evolutivo ha permitido enormes avances, pero contiene importantes lagunas: Hoy sabemos que gran parte de la herencia es epigenética, que la selección es un proceso dinámico dependiente de los propios organismos y, sobre todo, que la selección actúa sobre fenotipos -no genotipos- cuya variación es altamente estructurada. Entender la relación (o “mapa”) entre genotipo y fenotipo, y entre los fenotipos y las presiones selectivas es, por tanto, una tarea fundamental en la biología evolutiva. Esto, a su vez, implica ampliar nuestro conocimiento mecanístico del desarrollo embrionario (que “conecta” genotipo y fenotipo) y de las dinámicas ecológicas (que conectan fenotipos con roles funcionales y presiones selectivas). Debido a su complejidad intrínseca, estos procesos solo han podido ser estudiados adecuadamente en las últimas décadas, gracias, sobre todo, al uso de modelos matemáticos y computacionales.
Los modelos de desarrollo han pasado de ser simples redes genéticas Booleanas a generar modelos de órganos 3D con una biofísica realista, pero normalmente no implementan selección natural. Los modelos de redes ecológicas implementan procesos evolutivos dinámicos (Eco-Evo), e incluso reconocen que las interacciones ecológicas implican relaciones entre diferentes fenotipos, pero no consideran el origen de esos fenotipos. Es posible unificar los modelos de desarrollo y los ecológicos en un único marco conceptual (Eco-Evo-Devo)? Qué ventajas nos aportaría esta unión? Qué tipos de modelos existentes podrían usarse para tal fin? Cuáles son los límites del modelado computacional en biología evolutiva?