¿Cómo afectan las comunidades de microbios que viven en nuestros sistemas gastrointestinales a nuestra salud? Will Ludington de Carnegie fue parte de un equipo que ayudó a responder esta pregunta.
Durante casi un siglo, los biólogos evolutivos han investigado cómo los genes codifican las posibilidades de éxito de un individuo, o aptitud física, en un entorno específico.
Para revelar una trayectoria evolutiva potencial, los biólogos miden las interacciones entre los genes para ver qué combinaciones son las más adecuadas. Un organismo que está evolucionando debería tomar la ruta más adecuada. Este concepto se llama paisaje de aptitud física, y se han utilizado varias técnicas matemáticasdesarrollado para describirlo.
Al igual que los genes en un genoma, los microorganismos en el microbioma intestinal interactúan, sin embargo, no existe un marco matemático ampliamente aceptado para mapear los patrones de estas interacciones. Los marcos existentes para los genes se centran en la información local sobre las interacciones, pero no reúnen unimagen global.
"Si entendemos las interacciones, podemos hacer predicciones acerca de cómo funcionarán estos sistemas realmente complejos en diferentes escenarios. Pero existe una gran complejidad en las redes de interacción debido a la gran cantidad de genes o especies. Esto agrega dimensiones ael problema y hacer que sea difícil de resolver ", dijo Ludington.
Entonces, Ludington comenzó a hablar con el matemático Michael Joswig de la Universidad Técnica de Berlín.
"Michael piensa de forma nativa en altas dimensiones, muchas más de cuatro. Entendió el problema de inmediato", dijo Ludington.
Joswig y Ludington luego se unieron a Holger Eble de TU Berlin, un estudiante graduado que trabaja con Joswig, y Lisa Lamberti de ETH Zurich. Lamberti había colaborado previamente con Ludington para aplicar un marco matemático ligeramente diferente para las interacciones a los datos de microbioma.En el presente trabajo, el equipo amplió ese marco anterior para producir una imagen más global al mapear los patrones de interacciones en un paisaje.
"En los humanos, el microbioma intestinal es un ecosistema de cientos a miles de especies microbianas que viven dentro del tracto gastrointestinal, que influye en la salud e incluso en la longevidad", explicó Ludington. "A medida que el interés en estudiar el microbioma continúa aumentando, comprenderá esta complejidaddanos poder predictivo para diseñarlo "
Pero la gran diversidad de especies en el microbioma humano hace que sea muy difícil dilucidar cómo estas comunidades influyen en nuestra fisiología. Es por eso que la mosca de la fruta es un modelo tan excelente. A diferencia del microbioma humano, consiste solo en un puñado de bacteriasespecies.
"Hemos construido un marco matemático riguroso que describe la ecología de un microbioma acoplado a su huésped. Lo único de este enfoque es que permite una visión global de un paisaje de interacción microbioma-huésped", dijo Ludington.ahora puede usar este enfoque para comparar diferentes paisajes, lo que nos permitirá preguntarnos por qué diversos microbiomas están asociados con resultados de salud similares ".
Los autores señalan que el marco se aplica igualmente bien a las interacciones genéticas tradicionales. Su trabajo se publica en el Revista de biología matemática .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Institución Carnegie para la Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :