NeoFronteras

Emergencia de rasgos y biodiversidad

Área: Biología,Matemáticas — jueves, 29 de abril de 2010

Un nuevo modelo matemático explica cómo la aparición de rasgos nuevos permite aumentar la biodiversidad de los ecosistemas.

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No sabemos muy bien por qué, pero la Matemáticas suelen ser el mejor lenguaje para describir la ciencia. No es solamente por su precisión, sino porque, sorprendentemente, la Naturaleza se deja describir bien matemáticamente. Hasta hace poco eran sólo las ciencias duras, como la Física, las que estaban descritas a base de Matemáticas. Esto se debía a que los procesos físicos son muy simples, aunque a primera vista no lo parezca. Los procesos biológicos, por el contrario, son muy complejos y no se dejan describir fácilmente por las Matemáticas. Además, la Biología era poco más o menos que una especie de “Filatelia” hasta hace poco, dedicada a coleccionar especies y hechos. Encima, en los estudios universitarios sobre ciencias biológicas había una escasa formación en Matemáticas, no habiendo tradición en ese campo.
Afortunadamente todo esto está cambiando. El último ejemplo lo tenemos en un descubrimiento menor realizado en la Universidad de la Columbia Británica. Allí unos investigadores han usado un nuevo modelo matemático para explicar la generación de diversidad en los ecosistemas, tanto dentro de las especies como entre ellas.
Los biólogos evolucionistas han podido ver que la aparición de características raras dentro de una población puede estimular la diversidad. Por ejemplo, ser uno de los pocos depredadores con una talla inferior en una población dominada por grandes animales puede ofrecer ventajas, como el acceso a presas pequeñas más abundantes, y aumentar las posibilidades de que este rasgo prospere dentro de la población.
Sin embargo, los modelos matemáticos que hasta ahora incorporaban estas supuestas ventajas del rasgo “raro” no funcionaban. Michael Doebeli y Iaroslav Ispolatov han creado un nuevo modelo matemático que, según ellos, sí funciona. Los modelos anteriores se basaban en una sola característica o rasgo nuevo y la ventaja que esto ofrecía no tenía peso a la hora de mantener una diversidad importante.
Estos investigadores diseñaron un modelo matemático construido sobre nociones clásicas de competición que evalúa el impacto evolutivo de varios rasgos simultáneos. Encontraron que al añadir esta capa de complejidad se rebajaba considerablemente el umbral para mantener la diversidad y la evolución de nuevas especies.
Al parecer, la aparición de un rasgo aislado no es suficiente para que las interacciones ecológicas dirijan la biodiversidad, pero varios rasgos actuando en concierto, incluso con interacciones más débiles, sí pueden generar diversidad. La aproximación considerada por estos investigadores refleja, por tanto, la complejidad de la realidad de mejor manera. Según Doebeli, si uno piensa acerca de ello, todos los organismos tienen al menos docenas, sino cientos, de rasgos ecológicamente relevantes.
El modelo puede ayudar a explicar la extraordinaria cantidad de biodiversidad encontrada en muchos ecosistemas, por ejemplo en el mundo microbiano de los océanos. De hecho, la prueba inicial del modelo podría venir precisamente de las poblaciones microbianas.
Doebeli dice que sería además interesante comprobar si a nivel genético los caminos que controlan diferentes rasgos están regulados en concierto para permitir la heredabilidad de los diversos rasgos a lo largo de múltiples ejes fenotípicos.
Y esto, ¿cómo se expresa matemáticamente? Pues este fenómeno biológico es descrito por propiedades fundamentales de autovalores de formas cuadráticas. Sí, ese concepto de autovalores y autovectores que, por cierto, permitió la creación de un motor de búsqueda que asignaba un buen rango en las búsquedas realizadas y que hizo millonarios a los creadores de Google. Pero esta es otra historia.

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Fuentes y referencias:


Foto: David Hall/SeaPhotos.com.

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3 Comentarios

  1. tomás:

    Serán apasionantes unas matemáticas de la biología. Habrá que esperar a que los genios anónimos se decidan.

  2. Pedro:

    Soy un apasionado del mundo marino y también de las matemáticas y me ha parecido interesante este artículo en cuanto al enfoque que propone para la aplicación de modelos matemáticos para el estudio de la evolución marina.

    Para los amantes de la oceanografía: Aunque no está directamente relacionado con el artículo -sí con el mundo marino- os recomiendo que mireis el documental “océanos”, que han estrenado hace dos o tres semanas…es realmente impresionante.

  3. tomás:

    Estimado Pedro: Me alegra tu comentario. También yo puedo recomendar el documental Océanos y es una maravilla que debiera ampliarse en ese y en el medio superficial terrestre, subterráneo y aéreo. Habrá que esperar a que llegue ese maná; mientras tanto, me ilustro con los CDs “Planeta Tierra” de la BBC.
    Te animo a que dirijas tu afición matemática hacia la biológica.
    En cuanto al artículo, resulta fascinante el penúltimo párrafo: “…si a nivel genético los caminos que controlan los diferentes rasgos están regulados en concierto para permitir la heredabilidad de los diversos rasgos a lo largo de múltiples ejes fenotípicos.”
    Echo de menos aquí la deseable opinión de nuestros magníficos compañeros que mejor conocen este campo, aunque prefiero no nombrarlos para que no se sientan presionados. Pero ellos saben quien son. A tí, y a ellos mis mejores deseos y a Neo felicitarle, no sólo por el artículo sino, sobre todo, por incluir esa sospecha de Doebeli que vale un mundo.

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