L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià

Ret biològica

Una ret biològica és una ret aplicada a sistemes biològics. Una ret és un sistema en subunidades conectades entre sí dins d'un tot, com a unitats d'espècies conectades dins d'una ret trófica. Les rets biològiques proveïxen una representació matemàtica de conexions que es poden trobar en estudis d'ecologia, evolució i fisiologia; per eixemple, les rets neuronals.[1] L'anàlisis de les rets biològiques referent a les malalties humanes ha donat lloc al camp de la medicina de rets.[2][3]

Ret biològica
En este artículo de wikificar, de copyedit se detectaron varios problemas. Por favor, edítalo y/o discute los problemas en la discusión para mejorarlo:
Puedes avisar al redactor principal pegando lo siguiente en su página de discusión: {{sust:Aviso PA|Ret biològica}} ~~~~
Ret Human Interactome visualisada per Cytoscape 2.5.

Biologia de rets i bioinformática

Els sistemes biològics complexos poden representar-se analisar-se com a rets computables. Per eixemple, els ecosistemes poden modelar-se com a rets d'espècies o una proteïna pot ser modelada com una ret d'aminoàcits. A la seua volta, els aminoàcits poden representar-se com una ret d'àtoms conectats entre sí, com el carbono, el nitrogen i l'oxigen. Els nodos i els enllaços són els components bàsics d'una ret. Els nodos representen unitats dins de la ret, mentres que els enllaços representen les interaccions entre les unitats. Els nodos poden representar un gran ranc d'unitats biològiques, des d'individus fins a neurones. Dos propietats importants d'una ret són el grau i la centralidad d'intermediació (<<betweenness>>). El grau és el número d'enllaços que conecten a un nodo. La centralidad d'intermediació és una mida de cuán central és un nodo dins d'una ret.[1] Els nodos en una centralidad alta servixen com a ponts entre diferents parts d'una ret (per eixemple, les interaccions deuen passar per este nodo per a aplegar a atres parts de la ret). En rets socials, els nodos en un grau alt o una centralidad alta poden jugar un paper important en la composició total de la ret.

Al començ de la década de 1980, investigadors varen començar a visualisar l'ADN o els genomes com el depòsit dinàmic d'un sistema de llenguage en estats finitos computables, representat com una màquina d'estat finit.[4] Noves investigacions sobresistemes complexos també han sugerit punts de coincidència sobre l'organisació d'informació en problemes de biologia, computació i física, tal com el condensado de Bose-Einstein (un estat especial de la matèria) ]].[5] La bioinformática ha anat canviant el seu foc de gens, proteïnes i algoritmes de busca a rets de gran escala, comunament denotades –omas, com bioma, genoma, interactoma i proteoma. Tals estudis teòrics han revelat que les rets biològiques compartixen moltes propietats en atres rets com l'Internet o les rets socials.

Rets en biologia

Rets d'interacció proteïna-proteïna

Moltes de les interaccions proteïna-proteïna (IPP) que ocorren dins d'una cèlula formen rets d'interacció proteica (RIP) a on les proteïnes són nodos i les interaccions entre elles són els enllaços.[6] Les RIPs són les rets que més s'estudien en biologia. Existixen una dotzena métodos de detecció de IPP per a identificar tals interaccions. La tècnica del doble híbrit en rent és una tècnica experimental comunament utilisada per a l'estudi d'interaccions binàries.[7] Estudis recents han evidenciat que les rets moleculars es conserven a lo llarc de temps considerables, en térmens evolutius.[8] Ademés, s'ha descobert que les proteïnes en alt grau de conectancia mostren una major provabilitat de ser essencials per a la supervivència que proteïnes en menor grau[9] Açò sugerix que la composició total de la ret (i no simplement les interaccions entre parells de proteïnes) és important per al funcionament global d'un organisme.

Rets de regulació gènica (rets d'interacció ADN-proteïna)

L'activitat dels gens és regulada per factors de transcripció, proteïnes que s'unixen típicament al ADN. La majoria dels factors de transcripció s'unixen a múltiples llocs d'unió d'un genoma. Com a resultat, totes les cèlules posseïxen una ret complexa regulatoria. Per eixemple, el genoma humà codifica para al voltant de 1400 factors de transcripció que regulen l'expressió de més de 20.000 gens humans (11). Les tecnologies per a estudiar rets de regulació gènica inclouen CHIP-chip, CHIP-seq i CLIP-seq.

Rets de co-expressió gènica (rets d'associació transcripto-transcripto)

Estes rets poden interpretar-se com a rets d'associació entre variables que medixen l'abundància de transcriptos. Proveïxen un anàlisis de senyes de microarreglos de ADN, senyes ARN-seq, senyes de miARN, etc. l'anàlisis de rets de co-expressió gènica ponderades és àmpliament usat per a identificar mòduls de co-expressió i gens <<hub>> intramodulares. Els mòduls de co-expressió poden correspondre a tipos o vies celulars. Els <<hubs>> intramodulares que estan altament conectats poden interpretar-se com a representatius del seu mòdul respectiu.

Rets metabòliques

Els composts químics d'una cèlula estan conectats per reaccions químiques que convertixen un compost en un atre. Les reaccions són catalisades per enzimes. Aixina, tots els composts d'una cèlula són part d'una intricada ret bioquímica de reaccions, cridada ret metabòlica. És possible utilisar l'anàlisis de rets per a inferir cóm la selecció actua sobre les vies metabòliques.

Rets de senyalisació

Les senyals són transducidas dins d'una cèlula o entre cèlules, i aixina formen rets complexes de senyalisació. Per eixemple, la via MAPK/ERK és transducida des de la membrana celular al núcleu a través d'una série d'interaccions proteïna-proteïna, reaccions de fosforilación i atres events. Les rets de senyalisació típicament integren les rets d'interacció proteïna-proteïna, les rets de regulació gènica i les rets metabòliques.

Rets neuronals

Les interaccions complexes que ocorren en el cervell ho fan un candidat perfecte per a l'aplicació de la teoria de rets. Les neurones en el cervell estan profundament conectades entre sí, lo que resulta en una la presència de rets complexes en els aspectes estructurals i funcionals del cervell.[10] Per eixemple, s'han mostrat propietats de rets de chicotet món en conexions entre àrees corticales del cervell de primats[11] o durant la deglución en humans.[12] Açò sugerix que les àrees corticales del cervell no estan directament conectades entre sí, sino que la majoria de les àrees poden ser accedides des de totes les atres a través d'unes poques interaccions.

Rets tróficas (rets alimentàries)

Tots els organismes estan conectats a través d'interaccions d'alimentació. En atres paraules, si una espècie s'alimenta d'o és consumida per una atra espècie, abdós estan conectades entre sí, i pertanyen a una ret intricada d'interaccions predador-assut. L'estabilitat d'estes interaccions ha segut una pregunta clau en la disciplina de l'ecologia[13] És dir, qué ocorre en la ret si es remouen certs individus: ¿s'adapta o colapsa? L'anàlisis de rets pot ser utilisat per a estudiar cóm el removiment d'espècies influencia la ret com un tot.[14] Açò és particularment important en considerar la potencial pèrdua d'espècies deguda al canvi climàtic global. També es pot explorar l'estabilitat de la ret trófica i determinar si certes propietats resulten en rets més estables.

Rets d'interacció entre espècies

En biologia, les interaccions de parells han segut històricament objecte d'estudi intens. Donats els alvanços recents en ciència de rets ha segut possible escalar este tipo d'interaccions per a incloure individus de moltes espècies en numerosos grups d'interaccions i comprendre l'estructura i funció de rets ecològiques majors.[15] L'us de l'anàlisis de rets permet l'estudi de varis tipos d'interaccions (de competitives a cooperatives) utilisant el mateix marc.[16] Per eixemple, les interaccions planta-polinisador són mútuament beneficioses i solen incloure vàries espècies diferents de plantes com d'animals. Estes interaccions són crítiques per a la reproducció de la planta i, a la seua volta, per a l'acumulació de recursos en la base de la cadena trófica per a consumidors primaris. No obstant, estes rets d'interaccions es veuen afectades per pressió antrópica. L'us de l'anàlisis de rets pot proveir informació clau per a eixecutar accions de conservació.[17] Dins de les rets de polinisació, el anidamiento (per especialistes que interactuen en un subconjunt d'espècies en comparació a espècies generalistes), la redundància (ya que les majoria de les plantes són polinisades per varis animals) i la modularidad juguen un rol important en l'estabilitat de la ret.[17][18] Estes propietats poden ajudar a minimisar l'efecte de disturbis de caràcter antrópico, a modo d'esmortidor.[18] A modo més general, l'estructura de les interaccions entre espècies dins d'una ret ecològica brinda informació sobre la diversitat, la riquea i la robustea d'un ecosistema o una comunitat.[19] Els investigadors inclús poden comparar construccions actuals de rets d'interacció d'espècies en aquelles reconstrucció històriques per a determinar cóm les rets han anat canviant en el temps.[20] Les investigacions més recents estan particularment focalisades en entendre qué propietats favorixen l'estabilitat de la ret.[21]

Rets d'interacció intra-espècie

L'anàlisis de rets proveïx la capacitat de quantificar associacions entre individus, lo que possibilita fer inferència fer de la ret a nivell espècie o població.[22] Els investigadors interessats en el comportament animal de diferents tàxons estan començant a incorporar este anàlisis. Aquells els qui estudien insectes socials (abelles i formigues, entre uns atres) ho utilisen per a entendre en profunditat la divisió de treball, l'assignació de tasques i l'optimisació de la recolecció dins de les colónies.[23][24][25] Uns atres estan interessats en explicar cóm certes propietats de rets a nivell grup o població poden explicar comportaments a nivell individu. Per eixemple, un estudi sobre saltarines de coa d'aram (un au paseriforme) va trobar que el grau d'un mascle prediu l'habilitat que té per a escalar en la jerarquia social.[26] Dins dels “delfins nas de botella”, el grau i la centralidad d'un individu pot predir la provabilitat de que exhibixca certs comportaments, obtinga més informació i lidere grups de viage.[27] L'anàlisis de rets també pot ser utilisat per a descriure l'organisació social d'una manera més general, lo que revela importants mecanismes pròxims que promouen l'us de certes estratègies comportamentales. Estes descripcions estan freqüentment associades a propietats ecològiques. Per eixemple, l'anàlisis de ret ha revelador diferents sotils en la dinàmica de grups (fusió-escición) de dos espècies de équidos, la zebra de Grevy i l'onagro, que viuen en ambients canviants. Les zebres mostren preferències en les seues associacions quan es dividixen en grups més menuts, mentres que els onagros no ho fan.[28] També s'ha utilisat este anàlisis per a comparar organisacions socials de diferents primats, lo que sugerix que les mètriques de rets poden ser útils per a explicar comportaments socials que es veuen en certs grups i no en uns atres.[29]

Finalment, l'anàlisis de rets també pot revelar importants variacions en el comportament dels animals d'acort en canvis en l'ambient. Per eixemple, un estudi sobre babuinos femelles (Papio hamadryas ursinus) va mostrar que existixen canvis dramàtics en les relacions d'amistat front a variacions en l'ambient.[30] Els canvis ambientals també poden modificar característiques individuals considerades part de la “personalitat” de l'individu. Per eixemple, les aranyes socials que s'agrupen en veïnes més audaces tenen a intensificar eixe aspecte de la seua personalitat.[31] L'anàlisis de rets socials és una ferramenta valiosa al moment d'estudiar el comportament animal i l'ecologia social de totes les espècies.


Referències

  1. ↑ 1,0 1,1 [ Proulx, S. R.; Promislow, D. E. L.; Phillips, P. C. (2005). "Network thinking in ecology and evolution" (PDF). Trends in Ecology and Evolution. 20 (6): 345–353. doi:10.1016/j.tree.2005.04.004. PMID 16701391. Archived from the original (PDF) on 2011-08-15.]
  2. ↑ [ Barabási, A. L.; Gulbahce, N.; Loscalzo, J. (2011). "Network medicine: a network-based approach to human disease". Nature Reviews Genetics. 12(1): 56–68. doi:10.1038/nrg2918. PMC 3140052. PMID 21164525.]
  3. ↑ [ Habibi, Iman; Emamian, Effat S.; Abdi, Ali (2014-10-07). "Advanced Fault Diagnosis Methods in Molecular Networks". PLOS ONE. 9 (10): i108830. Bibcode:2014PLoSO...9j8830H. doi:10.1371/journal.posa.0108830. ISSN 1932-6203. PMC 4188586. PMID 25290670.]
  4. ↑ [Searls, D. (1993). Artificial intelligence and molecular biology. Cambridge, MA: MIT Press.]
  5. ↑ [Bianconi, G. & Barabasi A. (2001). "Bose-Einstein condensation in complex networks". Phys. Rev. Lett. 86 (24): 5632–5635. arXiv:cond-mat/0011224. Bibcode:2001PhRvL..86.5632B. doi:10.1103/physrevlett.86.5632. hdl:2047/d20000696. PMID 11415319.]
  6. ↑ [Habibi, Iman; Emamian, Effat S.; Abdi, Ali (2014-01-01). "Quantitative analysis of intracellular communication and signaling errors in signaling networks". BMC Systems Biology. 8: 89. doi:10.1186/s12918-014-0089-z. ISSN 1752-0509. PMC 4255782. PMID 25115405.]
  7. ↑ [Mashaghi, A.; et al. (2004). "Investigation of a protein complex network". European Physical Journal. 41 (1): 113–121. arXiv:cond-mat/0304207. Bibcode:2004EPJB...41..113M. doi:10.1140/epjb/i2004-00301-0.]
  8. ↑ [Sharan, R.; et al. (2005). "Conserved patterns of protein interaction in multiple species". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 102 (6): 1974–1979. Bibcode:2005PNAS..102.1974S. doi:10.1073/pnas.0409522102. PMC 548573. PMID 15687504.]
  9. ↑ [Jeong, H.; et al. (2001). "Lethality and centrality in protein networks". Nature. 411 (6833): 41–42. arXiv:cond-mat/0105306. Bibcode:2001Natur.411...41J. doi:10.1038/35075138. PMID 11333967]
  10. ↑ [Bullmore, E. & O. Sporns (2009). "Complex brain networks: graph theoretical analysis of structural and functional systems". Nature Reviews Neuroscience. 10 (3): 186–198. doi:10.1038/nrn2575. PMID 19190637.]
  11. ↑ [Stephan, K.E.; et al. (2000). "Computational analysis of functional connectivity between areas of primat cerebral cortex". Philosophical Transactions of the Royal Society B. 355 (1393): 111–126. doi:10.1098/rstb.2000.0552. PMC 1692715. PMID 10703047.]
  12. ↑ [Jestrović, Iva; Coyle, James L; Perera, Subashan; Sejdić, Ervin (2016-12-01). "Functional connectivity patterns of normal human swallowing: difference among various viscosity swallows in normal and chin-tuck head positions". Brain Research. 1652: 158–169. doi:10.1016/j.brainres.2016.09.041. ISSN 0006-8993. PMC 5102805. PMID 27693396.]
  13. ↑ [MacArthur, R.H. (1955). "Fluctuations in animal populations and a measure of community stability". Ecology. 36 (3): 533–536. doi:10.2307/1929601. JSTOR 1929601.]
  14. ↑ [Dunne, J.A.; et al. (2002). "Network structure and biodiversity loss in food web: robustness increases with connectance". Ecology Letters. 5 (4): 558–567. doi:10.1046/j.1461-0248.2002.00354.x.]
  15. ↑ [Bascompte, J. (2009). "Disentangling the web of life". Science. 325 (5939): 416–419. Bibcode:2009Sci...325..416B. doi:10.1126/science.1170749. PMID 19628856.]
  16. ↑ [Krause, J.; et al. (2009). "Animal social networks: an introduction". Behav. Ecol. Sociobiol. 63 (7): 967–973. doi:10.1007/s00265-009-0747-0.]
  17. ↑ 17,0 17,1 [Memmott, J.; et al. (2004). "Tolerance of pollination networks to species extinctions". Philosophical Transactions of the Royal Society B. 271 (1557): 2605–261. doi:10.1098/rspb.2004.2909. PMC 1691904. PMID 15615687.]
  18. ↑ 18,0 18,1 [Olesen, J.; et al. (2007). "The modularity of pollination networks". PNAS. 104 (50): 19891–19896. Bibcode:2007PNAS..10419891O. doi:10.1073/pnas.0706375104. PMC 2148393. PMID 18056808.]
  19. ↑ [Campbell, V.; et al. (2011). "Experimental design and the outcome and interpretation of diversity-stability relations". Oikos. 120 (3): 399–408. doi:10.1111/j.1600-0706.2010.18768.x.]
  20. ↑ [Lotze, H.; et al. (2011). "Historical changes in marine resources, food-web structure and ecosystem functioning in the Adriatic Siga, Mediterranean". Ecosystems. 14 (2): 198–222. doi:10.1007/s10021-010-9404-8.]
  21. ↑ [Romanuk, T.; et al. (2010). "Maintenance of positive diversity-stability relations along a gradient of environmental stress". PLoS ONE. 5 (4): i10378. Bibcode:2010PLoSO...510378R. doi:10.1371/journal.posa.0010378. PMC 2860506. PMID 20436913.]
  22. ↑ [Croft, D.P; et al. (2004). "Social networks in the guppy (Poecilia reticulate)". Philosophical Transactions of the Royal Society B. 271 (Suppl): S516–S519. doi:10.1098/rsbl.2004.0206. PMC 1810091. PMID 15801620.]
  23. ↑ [Dornhaus, A.; et al. (2006). "Benefits of recruitment in honey bees: Effects of ecology and colony size in an individual-based model". Behavioral Ecology. 17(3): 336–344. doi:10.1093/beheco/arj036.]
  24. ↑ [Linksvayer, T.; et al. (2012). "Developmental evolution in social insects: Regulatory networks from gens to societies". Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution. 318 (3): 159–169. doi:10.1002/jez.b.22001. PMID 22544713.]
  25. ↑ [Mullen, R.; et al. (2009). "A review of ant algorithms". Expert Systems with Applications. 36 (6): 9608–9617. doi:10.1016/j.eswa.2009.01.020.]
  26. ↑ [Ryder, T.B.; et al. (2008). "Social networks in the lek-mating wire-tailed manakin (Pipra filicauda)". Philosophical Transactions of the Royal Society B. 275 (1641): 1367–1374. doi:10.1098/rspb.2008.0205. PMC 2602714. PMID 18381257.]
  27. ↑ [Lusseau, D. (2007). "Evidence for social role in a dolphin social network". Evolutionary Ecology. 21 (3): 357–366. arXiv:q-bio/0607048. doi:10.1007/s10682-006-9105-0.]
  28. ↑ [Sundaresan, S.; et al. (2007). "Network metrics reveal differences in social organization between two fission-fusion species, Grevy's zebra and onager". Oecologia. 151 (1): 140–149. Bibcode:2007Oecol.151..140S. doi:10.1007/s00442-006-0553-6. PMID 16964497.]
  29. ↑ [Kasper, C.; Voelkl, B. (2009). "A social network analysis of primat groups". Primats. 50 (4): 343–356. doi:10.1007/s10329-009-0153-2. PMID 19533270.]
  30. ↑ [Henzi, S.; et al. (2009). "Cyclicity in the structure of female baboon social networks". Behavioral Ecology and Sociobiology. 63 (7): 1015–1021. doi:10.1007/s00265-009-0720-i.]
  31. ↑ [Hunt, ER.; et al. (2018). "Social interactions shape individual and collective personality in social spiders". Proceedings of the Royal Society B. 285(1886): 20181366. doi:10.1098/rspb.2018.1366. PMC 6158534. PMID 30185649.]
Obtingut de «https://lenciclopedia.org/w/index.php?title=Ret_biològica&oldid=1307538»