Origen y evolución de las propiedades dinámicas de los circuitos de regulación génica en ambientes fluctuantes

Ponente(s): Mariana Gómez Schiavon

Para comprender la impresionante complejidad de los sistemas biológicos, necesitamos entender la gran variedad de propiedades emergentes que surgen de los circuitos de regulación génica. Mediante evolución in silico, investigamos cómo las propiedades dinámicas de los circuitos de regulación génica aparecen, se propagan y persisten a través de la selección natural. Al explorar cómo los procesos evolutivos dan forma a los circuitos de regulación génica, no sólo el “cómo” sino el “por qué” de un sistema particular puede ser revelado, descubriendo así los principios estructurales subyacentes. Un nicho ideal para esto es cómo los organismos lidian con ambientes fluctuantes, donde la dinámica de la regulación génica y la dinámica evolutiva interactúan. Aquí nos enfocamos en un fenómeno particularmente fascinante: la variación adaptativa, una estrategia evolutiva implementada por los organismos generando variación fenotípica entre los individuos de una población o en el individuo mismo a través del tiempo. Este fenómeno incluye mecanismos como la plasticidad, la multiestabilidad y los ciclos oscilatorios –todos estos, de hecho, propiedades emergentes de los circuitos de regulación génica. Utilizando modelaje matemático y simulaciones, evaluamos sistemáticamente la ventaja selectiva y emergencia de novo de estos diversos mecanismos, así cómo la competencia entre ellos y la clásica adaptación genética a través de mutaciones en una variedad de condiciones evolutivas. Esto nos permitirá explicar cómo los organismos utilizan la variación adaptativa para lidiar con ambientes fluctuantes, lo cuál nos ayudará a entender mejor una gran variedad de fenómenos biológicos, incluyendo la resistencia bacteriana a antibióticos, la supervivencia de plantas en ambientes extremos y la evolución de los ritmos circadianos.