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Dentro de los sistemas biológicos, la degeneración ocurre cuando componentes / módulos / vías estructuralmente diferentes pueden realizar funciones similares (es decir, son efectivamente intercambiables) bajo ciertas condiciones, pero realizan funciones distintas en otras condiciones. [1] [2] La degeneración es, por tanto, una propiedad relacional que requiere comparar el comportamiento de dos o más componentes. En particular, si la degeneración está presente en un par de componentes, entonces existirán condiciones en las que el par aparecerá funcionalmente redundante pero otras condiciones en las que aparecerán funcionalmente distintas. [1] [3]

Tenga en cuenta que este uso del término prácticamente no tiene relevancia para el concepto cuestionablemente significativo de poblaciones evolutivamente degeneradas que han perdido funciones ancestrales .

Ejemplos biológicos [ editar ]

Se encuentran ejemplos de degeneración en el código genético , cuando muchas secuencias de nucleótidos diferentes codifican el mismo polipéptido ; en el plegamiento de proteínas , cuando diferentes polipéptidos se pliegan para ser estructural y funcionalmente equivalentes; en funciones proteicas , cuando se observan funciones de unión superpuestas y especificidades catalíticas similares; en el metabolismo , cuando pueden coexistir múltiples vías biosintéticas y catabólicas paralelas . De manera más general, la degeneración se observa en proteínas de todas las clases funcionales (p. Ej. , Enzimáticas , estructurales o reguladoras), [4] [5] complejo proteicoensamblajes, [6] ontogénesis , [7] el sistema nervioso , [8] señalización celular (diafonía) y muchos otros contextos biológicos revisados ​​en. [1]

Contribución a la solidez [ editar ]

La degeneración contribuye a la robustez de los rasgos biológicos a través de varios mecanismos. Los componentes degenerados se compensan entre sí en condiciones en las que son funcionalmente redundantes, lo que proporciona robustez frente a fallas de componentes o vías. Debido a que los componentes degenerados son algo diferentes, tienden a albergar sensibilidades únicas, por lo que es menos probable que un ataque dirigido, como un inhibidor específico , presente un riesgo para todos los componentes a la vez. [3] Existen numerosos ejemplos biológicos en los que la degeneración contribuye a la robustez de esta manera. Por ejemplo, las familias de genespueden codificar diversas proteínas con muchas funciones distintivas, pero a veces estas proteínas pueden compensarse entre sí durante la expresión génica perdida o suprimida , como se ve en las funciones de desarrollo de la familia de genes de las adhesinas en Saccharomyces . [9] Los nutrientes pueden ser metabolizados por distintas vías metabólicas que son efectivamente intercambiables para ciertos metabolitos aunque los efectos totales de cada vía no sean idénticos. [10] [11] En el cáncer , las terapias dirigidas al receptor de EGF se ven frustradas por la coactivación dereceptor de tirosina quinasas (RTK) que tienen un solapamiento funcional parcial con el receptor de EGF (y, por lo tanto, están degenerados), pero no son el objetivo del mismo inhibidor específico del receptor de EGF. [12] [13] Se pueden encontrar otros ejemplos de varios niveles de organización biológica en. [1]

Teoría [ editar ]

Relaciones teóricas entre propiedades biológicas importantes para la evolución. Para obtener una revisión de la evidencia que respalda estas relaciones, consulte. [3]

Varios desarrollos teóricos han esbozado los vínculos entre la degeneración y las importantes medidas biológicas relacionadas con la robustez, la complejidad y la capacidad de evolución . Éstas incluyen:

  • Los argumentos teóricos respaldados por simulaciones han propuesto que la degeneración puede conducir a formas distribuidas de robustez en las redes de interacción de proteínas. [14] Esos autores sugieren que es probable que surjan fenómenos similares en otras redes biológicas y que potencialmente también pueden contribuir a la resiliencia de los ecosistemas .
  • Tononi y col. han encontrado evidencia de que la degeneración es inseparable de la existencia de complejidad jerárquica en las poblaciones neuronales . [8] Argumentan que es probable que el vínculo entre degeneración y complejidad sea mucho más general.
  • Simulaciones bastante abstractas han apoyado la hipótesis de que la degeneración altera fundamentalmente la propensión de un sistema genético a acceder a nuevos fenotipos hereditarios [15] y que, por tanto, la degeneración podría ser una condición previa para la evolución abierta .
  • Las tres hipótesis anteriores se han integrado en [3] donde proponen que la degeneración juega un papel central en la evolución abierta de la complejidad biológica. En el mismo artículo, se argumentó que la ausencia de degeneración dentro de muchos sistemas complejos diseñados (abióticos) puede ayudar a explicar por qué la robustez parece estar en conflicto con la flexibilidad y la adaptabilidad, como se ve en el software, la ingeniería de sistemas y la vida artificial . [3]

Ver también [ editar ]

  • Canalización
  • Equifinalidad

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b c d Edelman y Gally; Gally, JA (2001). "Degeneración y complejidad en sistemas biológicos" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias, EE . UU . 98 (24): 13763-13768. Código Bibliográfico : 2001PNAS ... 9813763E . doi : 10.1073 / pnas.231499798 . PMC  61115 . PMID  11698650 .
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Lectura adicional [ editar ]

Debido a que hay muchos tipos distintos de sistemas que se someten a variación y selección heredables (ver Darwinismo universal ), la degeneración se ha convertido en un tema altamente interdisciplinario. A continuación se proporciona una breve hoja de ruta para la aplicación y el estudio de la degeneración dentro de diferentes disciplinas.

Comunicación animal

  • Hebets EA, Barron AB, Balakrishnan CN, Hauber ME, Mason PH, Hoke KL (2016). "Un enfoque de sistemas para la comunicación animal" . Proc. R. Soc. B . 283 (1826): 20152889. doi : 10.1098 / rspb.2015.2889 . PMC  4810859 . PMID  26936240 .CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )

Variación cultural

  • Downey G. (2012). "Variación cultural en las habilidades de rugby: un informe neuroantropológico preliminar". Anales de práctica antropológica . 36 (1): 26–44. doi : 10.1111 / j.2153-9588.2012.01091.x .

Ecosistemas

  • Atamas S., Bell J. (2009). "Dinámica de autoestructuración impulsada por la degeneración en repertorios selectivos" . Boletín de Biología Matemática . 71 (6): 1349-1365. doi : 10.1007 / s11538-009-9404-z . PMC  3707519 . PMID  19337776 .

Epigenética

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Historia y filosofía de la ciencia

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Vida artificial , Inteligencia computacional

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Cerebro

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Lingüística

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Oncología

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Revisión por pares

  • Lehky, S., Sistemas de selección y evaluación por pares: adaptación y mala adaptación de individuos y grupos a través de la revisión por pares. 2011: Prensa de BioBitField.

Investigadores [ editar ]

  • Duarte Araujo
  • Sergei Atamas
  • Andrew Barron
  • Keith Davids
  • Gerald Edelman
  • Ryszard Maleszka
  • Paul Mason
  • Ludovic Seifert
  • Ricard Sole
  • Giulio Tononi
  • James Whitacre

Enlaces externos [ editar ]

  • comunidad de investigación de la degeneración
  1. ↑ Fernandez-Leon, JA (2011). "Evolución de las dependencias cognitivo-conductuales en agentes situados para la robustez conductual". BioSystems . 106 (2-3): 94-110. doi : 10.1016 / j.biosystems.2011.07.003 . PMID 21840371 . 
  2. ↑ Fernandez-Leon, JA (2011). "Robustez del comportamiento: un vínculo entre los mecanismos distribuidos y la dinámica transitoria acoplada". BioSystems . 105 (1): 49–61. doi : 10.1016 / j.biosystems.2011.03.006 . PMID 21466836 . 
  3. ↑ Fernandez-Leon, JA (2010). "Evolución del comportamiento robusto dependiente de la experiencia en agentes encarnados". BioSystems . 103 (1): 45–56. doi : 10.1016 / j.biosystems.2010.09.010 . PMID 20932875 .