Evolución de la multicelularidad usando un modelo físico basado en mecanismos biológicos

Abstract

En el presente trabajo, a través de un modelo basado en el consumo de recursos, estudiamos la evolución de la complejidad en organismos. En el modelo, las tasas a las cuales las células se dividen son determinadas por sus tasas metabólicas y por la disponibilidad de recursos. La población es estructurada en grupos; estos grupos son entidades autónomas capaces de reproducirse y propagarse, por lo que corresponden a un nivel superior de organización biológica. En el modelo, asumimos una transferencia de fitness (adaptación) del nivel celular al nivel de grupo, esto es denominado altruismo reproductivo. Modelamos esto considerando un costo energético mayor para las células que pertenecen a grupos de mayor tamaño. Por otro lado, la probabilidad de extinción de estos grupos es menor. La intensidad de este beneficio que surge del aumento del tamaño de grupo puede ajustarse mediante el parámetro sinérgico °. Averiguamos, mediante simulaciones computacionales, el dominio del espacio de parámetros en el cual la formación de grupos de mayor tamaño es posible. Nuestros resultados muestran que para bajos niveles de sinergia se obtiene grupos pequeños, y que grupos de mayor tamaño solo pueden ser alcanzados cuando el nivel de sinergia excede un cierto nivel de intensidad. Aunque la tasa de flujo total de recursos juega un papel clave en la determinación del número de grupos coexistiendo en el equilibrio, su influencia en el tamaño de grupo es menor. Por otro lado, la forma en que los grupos capturan los recursos es importante.