Modelling the dawn of simple multicellularity: cooperation, physics and evolutionary branching
- Autores: Adriano Bonforti
- Directores de la Tesis: Ricard Vicente Sole (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Pompeu Fabra ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Cristina Pujades Corbi (presid.), Iñaki Ruiz Trillo (secret.), Eric Libby (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TDX
- Resumen
- español
La aparición de la multicelularidad (MC) representa un evento evolutivo importante en la historia de la vida en nuestro planeta. Tuvo lugar varias veces dentro de grupos independientes y diferentes métodos de investigación han arrojado luz sobre sus orígenes.
Un enfoque exitoso para abordar el problema se basa en modelos teóricos y computacionales. En esta tesis abordamos el problema de MC desde una perspectiva de sistemas complejos, prestando atención a las características potenciales que anteceden al llamado MC "simple".
Suponiendo que no hay control genético y, por lo tanto, ningúna herramienta molecular específica, exploramos el potencial generativo de modelos mínimos que implementan físicamente la multicelularidad incorporando adhesión, cambio fenotípico y estrés ambiental como tres factores clave que impulsan la agregación colectiva en ensamblajes celulares.
Se han hallado y analizado nuevos tipos de escenarios de ramificación evolutiva, mecanismos de formación de patrones espaciales y organización de los organismos, utilizando diferentes aproximaciones matemáticas y de simulación computacional.
- català
L'aparició de la pluricel·lularitat (MC) va definir un esdeveniment evolutiu important en la història de la vida al nostre planeta. Ha tingut lloc diverses vegades dins de grups independents i diferents enfocaments han donat llum als seus orígens. Un enfocament reeixit del problema es basa en models teòrics i computacionals. En aquesta tesi abordem el problema de la MC des d'una perspectiva de sistemes complexos, prestant atenció a les característiques potencials anteriors a l'anomenada MC "simple". Suposant que no hi ha control genètic i, per tant, cap conjunt d'eines moleculars especificades, explorem el potencial generatiu de models mínims de MC encarnat que incorporen l'adhesió, la commutació fenotípica i l'estrès ambiental com a tres factors clau que impulsen l'agregació col·lectiva en conjunts cel·lulars. S'han trobat i analitzat nous tipus d'escenaris de ramificació evolutiva, mecanismes de formació de patrons i organització dels organismes mitjançant diferents aproximacions matemàtiques i de simulació.
- English
The emergence of multicellularity (MC) defined a major evolutionary event in the history of life on our planet. It took place several times within independent groups and different approaches have shed light on its origins. One successful approach to the problem is grounded in theoretical and computational models. In this thesis we approach the problem of MC from a complex systems perspective, paying attention to the potential features that predate so-called "simple" MC. Assuming no genetic control and thus no specified molecular toolkit, we explore the generative potential of minimal models of embodied MC that incorporate adhesion, phenotypic switching and environmental stress as three key factors driving collective aggregation in cellular assemblies. Novel types of evolutionary branching scenarios, spatial pattern-forming mechanisms and organismal organization have been found and are analysed using different mathematical and simulation approximations.
- español
