Sabemos por qué la evolución prefiere las formas simétricas

Los seres vivos son organismos simétricos.

En la naturaleza, casi la mayoría de los animales están construidos sobre una forma simétrica inquebrantable: dos orejas, dos ojos y, a menudo, dos pares de extremidades. Esta simetría no se detiene fuera de los seres vivos, sino que también se aplica dentro del cuerpo porque muchos órganos son simétricos y se mueven en pares. Tenemos pulmones, riñones y hemisferios cerebrales.

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Esta organización es sorprendente porque también está presente en organismos simples como medusas, corales, estrellas de mar o animales unicelulares. La preocupación no se limita solo a los animales porque las plantas y las flores en particular reconocen la simetría y las formas simples al igual que la mayoría de las moléculas involucradas en el metabolismo.

Quien dice simetría, necesariamente dice eje de simetría. Desde un punto de vista evolutivo, La simetría permite que el cuerpo se organice Gire uno o más ejes en binario (derecha/izquierda) como un humano o radialmente como una estrella de mar.

Los investigadores saben desde hace algún tiempo que algunos de nuestros genes codifican la información esencial para que cada célula encuentre su ubicación a lo largo del eje de simetría, especialmente durante el desarrollo embrionario.

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La evolución favorece los «algoritmos» simples.

Los investigadores detrás de este estudio se preguntaron por qué la evolución prefiere formas simples y simétricas cuando hay un número infinito de otras formas posibles.

Cuando construyen estructuras como puentes, por ejemplo, los ingenieros diseñan sistemas modulares y simétricos para aumentar la rigidez del conjunto, pero también para facilitar posibles modificaciones.

Sería tentador, por una simple analogía técnica, aplicar el mismo principio a las estructuras biológicas. Eso sería muy simple porque a diferencia de los ingenieros que trabajan en un sitio de construcción, ¡la naturaleza no puede planificar con anticipación! Esto significa que la simetría en biología debe proporcionar necesariamente una ventaja selectiva inmediata.

Pero en su estudio, fue otra hipótesis presentada por los investigadores. Combinan datos biológicos, pero también matemáticas e informática. Su hipótesis se basa en una imagen computacional de la evolución.

los estructuras simétricas Aparecen, por supuesto, por selección natural, pero también porque estas estructuras son más fáciles de codificar por los genes responsables de ellas. Requieren menos datos y, por lo tanto, es más probable que aparezcan como cambios fenotípicos debido a mutaciones genéticas aleatorias.

Como el profesor Ian J. Johnston de la Universidad de Bergen en Noruega y coautor del artículo: «Es un poco como explicarle a un amigo cómo colocar baldosas en el piso usando la menor cantidad de palabras posible. Probablemente le pediría que coloque baldosas cuadradas en todo el piso». superficie en lugar de cuadrados en el centro de la habitación, luego baldosas rectangulares anchas y finalmente una baldosa rectangular larga alrededor del borde para terminar el trabajo».

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Simetría en la naturaleza: mejor comprensión a través del modelado por computadora

El equipo de científicos utilizó modelos informáticos para tratar de comprender cómo funciona la selección de simplicidad o dificultad en el campo de la biología.

Muestran que a nivel genético, las mutaciones aleatorias que ocurren durante la evolución de una especie producen fenotipos con estructuras simétricas Simple porque requiere menos información. Esto también puede explicar por qué existe tal simetría para formas simples a nivel macroscópico y a nivel de microestructuras como complejos de proteínas completamente homólogas, en la estructura secundaria del ARN o incluso en la red reguladora de genes.

Para comprender mejor este principio, los investigadores utilizaron un famoso experimento mental en biología evolutiva en el que tienes que imaginar una habitación llena de monos tratando de escribir un libro escribiendo al azar en el teclado de una computadora. Si en lugar de escribir un libro de 500 páginas, los monos trataran de escribir una receta de cocina simple, cada uno de ellos tendría muchas más posibilidades de escribir las letras necesarias para escribir esta receta corta y simple. Si tomamos al pie de la letra esta sencilla receta (información genética), seguramente obtendremos un plato sencillo (estructuras biológicas).

Los investigadores demostraron así que muchas estructuras y sistemas biológicos, pero también macromoléculas como el ARN, el ADN, las proteínas, los carbohidratos y muchas otras moléculas biológicas adoptan estructuras simples y simétricas.

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