Incluso Charles Darwin, el autor de "El origen de las especies", tenía un problema con las especies.
"Me sorprendió mucho cuán vaga y arbitraria es la distinción entre especies y variedades", escribió Darwin en su trabajo seminal de 1859.
La categorización de especies puede volverse especialmente confusa a escalas microbianas pequeñas. Después de todo, la definición clásica de especies como individuos entrecruzados con descendencia sexualmente viable no se aplica a organismos asexuales. Examinar el ADN compartido tampoco ayuda: colectivamente E. coli las bacterias tienen solo el 20 por ciento de los genes en común. El proceso de clasificación se vuelve aún más complicado ya que muchos microbios trabajan tan estrechamente que no está claro qué llamar organismos separados, y mucho menos especies separadas.
Los problemas de clasificación generan debates polémicos en la comunidad de biología. Pero, para el colega posdoctoral Mikhail Tikhonov, el debate polémico de un campo es el patio de juegos teórico de otro. En una nueva investigación, pregunta: ¿Podrían describirse las interacciones de los organismos sin mencionar especies en absoluto?
"La cuestión de las especies es un desafío emocionante para la física teórica", dijo Tikhonov, quien recientemente dejó la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas SEAS John A. Paulson de Harvard para un puesto en la Universidad de Stanford ". Intuitivamente, la introducción de alguna clasificación pareceinevitable, y las alternativas son difíciles de imaginar. Pero la física teórica es realmente buena en el uso de las matemáticas para ir más allá de lo que parece intuitivo ".
en un artículo publicado en Revisión de física E , Tikhonov describe un marco para repensar el lenguaje de clasificación de especies. Los modelos clásicos de biología parten del supuesto de que las diferencias entre especies están, en su mayor parte, claramente definidas, y que los casos en que las diferencias no son tan clarasse puede resolver más tarde.
Tomando una idea de la física de la materia condensada, Tikhonov adopta el enfoque opuesto que comienza con un desorden completo y gradualmente agrega pequeñas cantidades de estructura.
"En lugar de pensar en las especies, ¿qué pasaría si imaginamos una comunidad microbiana como una sopa de organismos libre para todos y agreguemos estructura poco a poco, como este gen tiende a asociarse con ese gen", dijo Tikhonov. "eso, podemos hacer preguntas sobre la dinámica del sistema en su conjunto. Podemos preguntar, ¿cómo actúa la evolución en la estructura dentro de una comunidad, en lugar de en una especie? "
Esta pregunta no solo es interesante a nivel teórico, sino que podría tener implicaciones en el mundo real para comprender y tratar las enfermedades humanas. Si bien algunas enfermedades como la neumonía o la meningitis tienen culpables específicos, muchas otras como la obesidad o la diabetes tipo IIparece estar asociado a una disfunción a nivel comunitario de nuestro microbioma, las comunidades bacterianas altamente diversas que viven en y dentro de nuestros cuerpos. Para comprender estas enfermedades, los investigadores deben comprender cómo funciona el sistema en su conjunto.
"En su intestino, hay cientos de diferentes tipos de bacterias que hacen cientos de cosas diferentes y no podemos escribir una ecuación diferencial para todas ellas", dijo Tikhonov. "Incluso en los casos en que sabemos lo que todos están haciendo individualmente, vemos efectos colectivos que sería difícil predecir a partir de comportamientos individuales. Además, cada persona tiene una composición diferente de microbios, por lo que si alguna vez vamos a comprender o manipular estos sistemas, debemos pensar en el conjunto,en lugar de las partes "
Todavía hay un largo camino por recorrer, pero la física teórica y las matemáticas aplicadas pueden desempeñar un papel en la solución de este debate biológico de larga data. De alguna manera, la vida microbiana es como el mundo cuántico de la física de partículas: ninguno es directamente accesiblea nuestros sentidos, por lo que ninguno de los dos tiene que conformarse con la intuición derivada de nuestras experiencias cotidianas. Cuando la intuición falla, las matemáticas muestran el camino.
"Es difícil entender cómo, en mecánica cuántica, una partícula puede ser tanto una entidad singular como una onda extendida. El mundo bacteriano no tiene motivos para ser menos sorprendente", dijo Tikhonov.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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