Mediante la simulación informática de 25.000 generaciones de evolución, los ingenieros y expertos en robótica de la Universidad de Cornell han descubierto por qué las redes biológicas tienden a organizarse como módulos – un hallazgo que dará lugar a una mejor comprensión de la complejidad de la evolución.
 |
| El descubrimiento ha contestado la pregunta de por qué los sistemas biológicos se organizan de forma modular, y ayudará en la creación de sistemas más complejos de inteligencia artificial. |
Desde los cerebros hasta las redes reguladoras de genes, muchas entidades biológicas se organizan en módulos – cúmulos densos de partes interconectadas en una red compleja. Durante décadas, los biólogos han querido saber por qué los seres humanos, las bacterias y otros organismos evolucionaron en forma modular. Al igual que los ingenieros, la naturaleza construye cosas de forma modular y por la combinación de partes distintas, pero eso no explica el origen evolutivo de la modularidad. Los reconocidos biólogos Richard Dawkins, Günter P. Wagner, y el ya fallecido Stephen Jay Gould identificaron la cuestión de la modularidad como un tema central en el debate sobre “la complejidad de la evolución”.
Durante años, el supuesto predominante ha sido simplemente que la evolución de los módulos se debe a que las entidades modulares pueden responder a los cambios con mayor rapidez, y por lo tanto, tienen una ventaja adaptativa sobre sus competidores no modulares. Pero eso puede no ser suficiente para explicar el origen del fenómeno.
El equipo descubrió que la evolución no produce módulos, porque son diseños más adaptables, sino porque los diseños modulares tienen menos y más cortas conexiones de red. Las construcción de las conexiones de red es costosa, y su mantenimiento también lo es. Al final, resultó que fue suficiente incluir un “costo de cableado” para hacer que la evolución favoreciera a las estructuras modulares.
Para probar esta teoría, los investigadores simularon la evolución de las redes con y sin el coste de las conexiones de red.
Una vez que se agrega un costo de conexiones de red, los módulos aparecen inmediatamente. Cuando no se incluye el costo, los módulos nunca se forman. El efecto es muy dramático, dijo Jeff Clune de la Universidad de Wyoming.
Los resultados pueden ayudar a explicar la presencia casi universal de la modularidad en redes biológicas tan diversas como las redes neuronales – como el cerebro de los animales, en las redes vasculares, en redes de regulación génica, redes de interacción de proteína-proteína, redes metabólicas, e incluso en redes construidas por los humanos, como la Internet.
Los hallazgos se publican en la edición de 30 de enero de Proceedings of the Royal Society.