El ruido del desarrollo es un concepto dentro de la biología del desarrollo en el que el fenotipo varía entre los individuos a pesar de que tanto los genotipos como los factores ambientales son los mismos para todos. [1] Los factores contribuyentes incluyen la expresión génica estocástica y otras fuentes de ruido celular . [2]
Aunque los organismos dentro de una especie comparten genes muy similares, ambientes similares y una historia de desarrollo similar, cada organismo individual puede desarrollar diferencias debido al ruido en la señalización y la interpretación de señales . Este ruido de desarrollo puede ayudar a las personas a adquirir la capacidad de adaptarse al entorno y contribuir a sus patrones únicos de desarrollo. [3] Las huellas dactilares humanas proporcionan un ejemplo bien conocido; las huellas dactilares difieren incluso entre gemelos humanos genéticamente idénticos. [4]
El ruido del desarrollo puede ayudar a las personas a adquirir la capacidad de adaptarse al entorno. Los sistemas biológicos muestran tanto variación como robustez. [5] La variación natural dentro de una población está en gran parte determinada genéticamente, pero la variación debida al ruido puede contribuir a una respuesta rápida de un individuo a los cambios en el medio ambiente. Esta variación puede tener un efecto de ajuste evolutivo que contribuye a la aptitud óptima de una población. En apoyo de esta idea, se ha demostrado que las bacterias pueden cambiar estocásticamente a un estado "persistente" que tiene un crecimiento lento junto con la capacidad de sobrevivir al tratamiento con antibióticos. [6]En otro estudio, se demostró que la mayoría de las proteínas ruidosas estaban asociadas con la respuesta al estrés. Cuando las proteínas se expresan en pequeñas cantidades, la expresión de proteínas más ruidosas estará más influenciada por los ruidos que provienen del contexto ambiental. Los tipos de ruidos incluyen el ruido extrínseco, que es la variación en el nivel de expresión de proteína de célula a célula, y el ruido intrínseco, que es la variación de la naturaleza estocástica inherente de la expresión de proteína. [7] Además, los genes ruidosos están asociados con una arquitectura promotora distinta, incluida la prevalencia de las cajas TATA , de acuerdo con las predicciones teóricas de que el ruido está muy influenciado por la lógica del proceso transcripcional en sí mismo y, en particular, la transición de cerrado a cromatina abierta.[8]
El ruido del desarrollo también puede contribuir a patrones únicos de desarrollo en cada individuo. Durante el desarrollo de un órgano complejo, puede ser necesaria la variabilidad en la expresión génica para contribuir a la diferenciación de múltiples tipos de células a partir de células que tienen un potencial equivalente. Por ejemplo, el patrón del ojo de la mosca adulta se basa en múltiples opciones alternativas de vías de diferenciación dentro de un campo aparentemente homogéneo de células. Las facetas ( omatidios ) en los ojos de las moscas se presentan en dos tipos, denominados pálido y amarillo, según se define por los tipos particulares de fotopigmentos de rodopsina expresados en las dos células fotorreceptoras internas. [9] [10]En moscas portadoras de mutaciones en el gen sin espinas, todos los omatidios muestran el destino pálido, mientras que la sobreexpresión de sin espinas induce el destino amarillo. El patrón final de omatidios está determinado por la variación estocástica en la expresión de este único factor de transcripción Spineless. [9]
Un artículo de revisión integral resumió los efectos del ruido en las decisiones celulares, desde bacterias hasta células de mamíferos. [11]