El análisis de invasión evolutiva , también conocido como dinámica adaptativa , es un conjunto de técnicas de modelado matemático que utilizan ecuaciones diferenciales para estudiar la evolución a largo plazo de los rasgos en poblaciones que se reproducen asexualmente . Se basa en los siguientes cuatro supuestos sobre mutación y selección natural en la población bajo estudio: [1]
El análisis de invasión evolutiva hace posible identificar condiciones en los parámetros del modelo por las cuales la población mutante se extingue, reemplaza a la población residente y/o coexiste con la población residente. La coexistencia a largo plazo (en la escala de tiempo evolutiva) se conoce como ramificación evolutiva . Cuando ocurre la ramificación, el mutante se establece como un segundo residente en el medio ambiente.
Central para el análisis de la invasión evolutiva es la aptitud de invasión del mutante . Esta es una expresión matemática para la tasa de crecimiento exponencial a largo plazo del mutante cuando se introduce en la población residente en pequeñas cantidades. Si la capacidad de invasión es positiva, la población mutante puede crecer en el entorno establecido por el organismo residente . Si la capacidad de invasión es negativa, la población mutante se extingue rápidamente. [1]
El principio básico de la evolución a través de la selección natural fue esbozado por Charles Darwin en su libro de 1859, Sobre el origen de las especies . Aunque controvertidas en ese momento, las ideas centrales permanecen prácticamente sin cambios hasta la fecha, aunque ahora se sabe mucho más sobre la base biológica de la herencia . Darwin expresó sus argumentos verbalmente, pero desde entonces se han hecho muchos intentos para formalizar la teoría de la evolución. Las más conocidas son la genética de poblaciones que modela la herencia a expensas de los detalles ecológicos, la genética cuantitativa que incorpora rasgos cuantitativos influidos por genes en muchos loci y la genética evolutiva.teoría de juegos que ignora los detalles genéticos pero incorpora un alto grado de realismo ecológico , en particular que el éxito de cualquier estrategia determinada depende de la frecuencia con la que se juegan las estrategias en la población, un concepto conocido como dependencia de frecuencia.
La dinámica adaptativa es un conjunto de técnicas desarrolladas durante la década de 1990 para comprender las consecuencias a largo plazo de pequeñas mutaciones en los rasgos que expresan el fenotipo. Vinculan la dinámica de población con la dinámica evolutiva e incorporan y generalizan la idea fundamental de la selección dependiente de la frecuencia de la teoría de juegos .
Dos ideas fundamentales de la dinámica adaptativa son que la población residente se encuentra en un equilibrio dinámico cuando aparecen nuevos mutantes , y que el destino final de dichos mutantes se puede inferir de su tasa de crecimiento inicial cuando son raros en el entorno que consiste en el residente. Esta tasa se conoce como el exponente de invasión cuando se mide como la tasa de crecimiento exponencial inicial de los mutantes, y como el número reproductivo básico cuando mide el número total esperado de descendencia que un individuo mutante produce durante su vida. A veces se le llama aptitud de invasión de los mutantes.