Durante mucho tiempo se pensó que la variabilidad dentro de una población es clave para el crecimiento y la supervivencia de la población, pero una nueva investigación cuestiona esa suposición.

Ariel Amir, Profesor asistente de Matemáticas Aplicadas en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard, y Jie Lin, el Becario Postdoctoral George Carrier en Matemáticas Aplicadas, descubrió que en un entorno inmutable, De hecho, la variabilidad puede reducir el crecimiento de la población en organismos unicelulares.

"Por décadas, los investigadores han estado buscando el indicador equivocado para comprender la tasa de crecimiento de la población en organismos unicelulares en entornos fijos, ", dijo Amir." Los investigadores dieron por sentado que la variabilidad en el tiempo entre el nacimiento y la división de una célula era clave para medir la tasa de crecimiento de la población, pero descubrimos que las presiones evolutivas sobre la variabilidad dentro de una población son mucho más matizadas de lo que se pensaba ".

Esta idea es importante para caracterizar la aptitud de una población, que es útil, por ejemplo, para comprender cómo responden las bacterias a los antibióticos. La investigación se publica en Sistemas celulares .

La variabilidad en los organismos unicelulares se caracteriza por diferencias en el tiempo de generación (el tiempo desde el nacimiento hasta la división) y diferencias en la tasa de crecimiento de la biomasa celular. Una investigación fundamental en la década de 1950 descubrió que las variaciones en el tiempo de generación (el tiempo que se tarda desde el nacimiento hasta la división) conducen a una mayor tasa de crecimiento de la población cuando el medio ambiente no cambia. Sin embargo, los investigadores habían asumido que el tiempo de generación era aleatorio e independiente de la célula madre a la hija.

Pero ahora sabemos que ese no es el caso. En 2014 y 2015, Amir y su equipo demostraron que el volumen celular y el tiempo de interdivisión están correlacionados entre generaciones, y cuantificó estas correlaciones. Si una célula madre crece durante más tiempo que el promedio, por ejemplo, entonces, una célula hija tendría que crecer durante un tiempo más corto que el promedio para compensar.

"No importa cuán pequeñas sean estas correlaciones, cambian profundamente el resultado de cómo la variabilidad cambia el crecimiento de la población, "dijo Lin.

Lin y Amir encontraron que la variabilidad en la tasa de crecimiento de la biomasa unicelular, no en el tiempo de generación, afecta el tamaño de la población. Como resultado, la baja variabilidad de la tasa de crecimiento celular conduce a un aumento en el crecimiento de la población.

"Evolutivamente, si desea optimizar la tasa de crecimiento de su población, desea minimizar la variabilidad de la tasa de crecimiento celular, "Dijo Amir." Descubrimos que las fluctuaciones del tiempo de generación no importan. Puede tener divisiones que varíen enormemente. Siempre que su biomasa aumente siempre al mismo ritmo, su población seguirá creciendo al mismo ritmo. Similar, los detalles del mecanismo que controla el tamaño de la celda no importan, siempre que exista, que es la diferencia entre nuestro análisis y el trabajo anterior ".

Esto también se puede ver de forma experimental. Los investigadores observaron que las fluctuaciones de la tasa de crecimiento en E. coli son más pequeñas que las fluctuaciones en el tiempo de generación (en algunos casos, una variabilidad de la tasa de crecimiento del 6 por ciento en comparación con la variabilidad del 20 al 30 por ciento en el tiempo de la generación) y que la tasa de crecimiento de la población era consistente con las predicciones teóricas. .

"Esto muestra que el control del tamaño de las células debe tenerse en cuenta en el crecimiento de la población y estas correlaciones sutiles que a priori pueden parecer inocuas son realmente importantes". "dijo Amir.