Dentro de los sistemas biológicos, la degeneración ocurre cuando componentes/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 hay degeneración en un par de componentes, entonces existirán condiciones en las que el par parecerá funcionalmente redundante, pero otras condiciones en las que aparecerán funcionalmente distintos. [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 . [ cita necesaria ]
La degeneración contribuye a la solidez de los rasgos biológicos a través de varios mecanismos. Los componentes degenerados se compensan entre sí en condiciones en las que son funcionalmente redundantes, proporcionando así robustez contra fallos 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 genes pueden codificar diversas proteínas con muchas funciones distintivas, pero a veces estas proteínas pueden compensarse entre sí durante la expresión genética perdida o suprimida , como se ve en las funciones de desarrollo de la familia de genes de adhesinas en Saccharomyces . [9] Los nutrientes pueden metabolizarse mediante distintas vías metabólicas que son efectivamente intercambiables para ciertos metabolitos, aunque los efectos totales de cada vía no son idénticos. [10] [11] En el cáncer , las terapias dirigidas al receptor de EGF se ven frustradas por la coactivación de receptores tirosina quinasas alternativos (RTK) que tienen una superposición funcional parcial con el receptor de EGF (y, por lo tanto, están degenerados), pero que no están dirigidos por el mismo inhibidor específico del receptor de EGF. [12] [13] Se pueden encontrar otros ejemplos de varios niveles de organización biológica en [1]
Teoría
Varios desarrollos teóricos han delineado vínculos entre la degeneración y medidas biológicas importantes 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 puedan contribuir a la resiliencia de los ecosistemas .
Tononi et al. han encontrado evidencia de que la degeneración es inseparable de la existencia de complejidad jerárquica en las poblaciones neuronales . [8] Sostienen 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 lo tanto, la degeneración podría ser una condición previa para una 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 (abióticos) diseñados 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]
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Otras lecturas
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