Cientistas do Instituto Max Planck em Plön mostraram que as estruturas populacionais que aumentam o efeito da seleção não necessariamente levam a uma maior aptidão. Em vez disso, é crucial para maximizar a aptidão que as mutações prejudiciais sejam impedidas de se estabelecerem.
A teoria dos grafos evolutivos - um ramo da biologia teórica - investiga como a estrutura populacional pode influenciar a probabilidade de um mutante assumir ("consertar") uma população e quanto tempo isso normalmente leva. No passado, o caso de um único indivíduo mutante era sempre considerado. Em sistemas em constante evolução, no entanto, novas mutações ocorrem o tempo todo.

Normalmente, no entanto, estes não ocorrem em qualquer lugar, mas sim cada vez mais onde os indivíduos se reproduzem. No longo prazo, tais modelos assumem um estado de equilíbrio no qual a aptidão não muda mais em média.

Intuitivamente, assumiu-se até agora que os intensificadores de seleção aumentam a aptidão média da população nesse equilíbrio e os supressores de seleção diminuem a aptidão média da população nesse equilíbrio. No entanto, Nikhil Sharma e Arne Traulsen do Departamento de Teoria Evolucionária do Instituto Max Planck de Biologia Evolutiva em Plön, Alemanha, conseguiram mostrar que outro grupo de gráficos, os chamados supressores de fixação, podem atingir a maior aptidão média da população.

A principal razão para isso é sua capacidade de impedir eficientemente a fixação de mutantes prejudiciais. "Isso destaca a importância de mutantes prejudiciais para a dinâmica evolutiva de longo prazo, que foi negligenciada na literatura", diz Nikhil Sharma.

A influência da estrutura espacial

A estrutura espacial pode influenciar significativamente a dinâmica evolutiva. Mas, tradicionalmente, isso olhou para estruturas populacionais regulares, que não têm influência nas probabilidades de fixação. Nos últimos anos, no entanto, verificou-se que estruturas não regulares têm influências muito complexas nas probabilidades e nos tempos de fixação.

Normalmente, essas dinâmicas são estudadas observando o processo de fixação de uma única mutação em um locus escolhido aleatoriamente, permitindo classificar estruturas que amplificam o efeito da seleção. O novo modelo mostra que o processo de fixação de mutações únicas na dinâmica evolutiva de longo prazo é caracterizado por um equilíbrio entre mutação, seleção e processos aleatórios.

O objetivo de tais modelos abstratos é entender o papel da estrutura populacional nos processos evolutivos. Teoricamente, a biotecnologia poderia explorar tais estruturas para tornar os sistemas robustos contra mutações ou selecionar mutações vantajosas.

A pesquisa foi publicada em Proceedings of the National Academy of Sciences . + Explorar mais

Evolução e competição ecológica dos ciclos de vida multicelulares