¿Qué es la Robustez Ambiental? ¿Es diferente de la plasticidad?

Hansen (2006) en su revisión utiliza el concepto de environmental robustnessindependientemente de los demás conceptos de robustez (en las páginas 139 y 140) sin definirlo.

environmental robustness¿Cómo se suele definir el término ?

El concepto de robustez (también conocido como robustez genética) puede desvincularse aún más en robustez mutacional, robustez de desarrollo y tal vez algunos otros. Creo que la robustez ambiental es una de estas subcategorías de robustez (genética).

Intuitivamente, entiendo la robustez ambiental como algo que está muy cerca de plasticity in the broad sense. Lo que llamo plasticity in the broad sensees cualquier respuesta fenotípica a un entorno, ya sea que la respuesta sea adaptativa o no. Por lo tanto, plasticity in the broad sensees adaptive plasticity+ non-adaptive plasticity. Intuitivamente pensaría que un genotipo es ambientalmente robusto si el fenotipo que produce varía poco con el medio ambiente, es decir, si este genotipo tiene baja plasticidad (en el sentido amplio). ¿Estoy usando una definición más o menos estándar de environmental robustness?

Respuestas (2)

Creo que robustez y plasticidad son conceptos diferentes, aunque relacionados entre sí.

Yo definiría la plasticidad como la propiedad de un sistema para adaptarse a los cambios externos. Como se define en la página de wikipedia para la plasticidad fenotípica :

La plasticidad fenotípica es la capacidad de un organismo para cambiar su fenotipo en respuesta a cambios en el medio ambiente.

Creo que esta definición concuerda con la de tu pregunta.

La robustez en los sistemas biológicos, sin embargo, se define como ( artículo de wikipedia ):

La robustez de un sistema biológico (también llamada robustez biológica o genética) es la persistencia de una determinada característica o rasgo en un sistema bajo perturbaciones o condiciones de incertidumbre.

De este artículo se citan tres referencias, todas las cuales dan alguna definición de robustez en sus introducciones/resúmenes:

Félix y Wagner (Herencia 2008):

La robustez, la persistencia de un rasgo orgánico bajo perturbaciones, es una propiedad ubicua de los sistemas vivos complejos.

Kitano (Nature Reviews Genetics 2004):

La robustez es una propiedad que permite que un sistema mantenga sus funciones a pesar de las perturbaciones externas e internas.

Stelling et al. (Célula 2004):

La robustez, la capacidad de mantener el rendimiento frente a las perturbaciones y la incertidumbre, es una propiedad clave reconocida desde hace mucho tiempo de los sistemas vivos.

Todas estas definiciones implican que la robustez es la capacidad de permanecer imperturbable ante perturbaciones externas o ambientales. En cierto sentido, esto parece lo opuesto a la plasticidad, que es la capacidad de cambiar bajo perturbaciones externas. Personalmente, creo que la robustez se logra porque la plasticidad biológica permite a los organismos compensar (con algunos límites) la perturbación externa para mantener su estado.

Así es como entiendo a Hansen también. El problema aquí es que robusta es una palabra bastante vaga, similar a la observación de Pimm (1991) de que los ecologistas han estado usando la estabilidad en al menos cinco formas diferentes al discutir la estabilidad de la población y la comunidad (menciona: estabilidad matemática, resiliencia, persistencia, resistencia, variabilidad)
@ddiez Gracias por tu respuesta. El concepto de robustez (genética) se desvincula aún más en subconceptos que son robustez mutacional, robustez del desarrollo y robustez ambiental (y tal vez algunos otros). Mi pregunta es sobre la solidez ambiental. No creo que Hansen se refiriera a la robustez genética cuando dijo robustez ambiental, pero creo que más bien se refería a algún subconjunto de robustez. Aunque podría estar equivocado. Editaré mi pregunta para aclarar mi comprensión de los subconceptos de robustez.
@fileunderwater está completamente de acuerdo en que la robustez se define de manera vaga. Creo que todos entendemos el concepto, pero ¿cómo cuantificarlo? Por ejemplo, tiene sentido imaginar que algún sistema sea más robusto que otro a las perturbaciones, pero para mí no hay una forma clara de medirlo.
@Remi.b gracias por mostrarnos la reseña de Hansen, parece interesante. Lo leeré (solo lo hojeé un poco) y pensaré un poco más sobre sus comentarios (y tal vez modifique mi respuesta en consecuencia). Creo que la fuente de confusión es, como mencionó fileunderwater, que por lo general el término se define vagamente.

Solo estoy resumiendo la respuesta de ddiez con una pequeña adición.

La robustez es la capacidad del sistema para mantener su estado estacionario o, al menos, la naturaleza cualitativa del estado estacionario con cambios menores en los parámetros del sistema.

Esto es diferente de la estabilidad, que en realidad significa la capacidad del sistema para volver a su estado estable cuando se desplaza ligeramente de allí. Un sistema estable alcanzará el estado estacionario independientemente de la condición inicial. En los sistemas multiestables, el estado en el que finalmente converge el sistema dependerá de la condición inicial.

Así que la estabilidad se entiende en el sentido de perturbación en el estado y robustez , de perturbación en los parámetros del sistema .

Por lo tanto, si tiene un modelo y realiza un muestreo aleatorio de parámetros extraídos de una distribución uniforme de digamos ±2×media, terminará con muchos conjuntos de parámetros con fluctuaciones de los valores medios. Ahora, si resuelve el estado estacionario en cada valor de parámetro, obtendrá una distribución. Menos la varianza de esta distribución, más robusto es el sistema (basado en el modelo).

Habíamos discutido la plasticidad en esta publicación. La plasticidad puede ser, en cierto modo, sinónimo de adaptativo; si un sistema toma una entrada y da una salida, entonces la plasticidad de un sistema puede definirse como la rapidez o la facilidad con la que un sistema alcanza el nuevo estado estacionario. En este caso la entrada es un parámetro del modelo y solo eso cambia.

Si pongo estos conceptos en la perspectiva del metabolismo de un organismo entonces:

  • La robustez se referiría a cuán (in)sensible es el flujo metabólico a los cambios menores en las tasas de diferentes reacciones (quizás por cambios en las estructuras de las enzimas).
  • La estabilidad se referiría a si el sistema vuelve (o qué tan rápido vuelve) a su estado original si agrega algo más o elimina un metabolito.
  • La plasticidad se referiría a qué tan rápido se adaptaría el sistema o alcanzaría el nuevo estado estable cuando hay un cambio de dieta/nutrientes disponibles.

Habiendo dicho eso, también siento, como dijo fileunderwater, que las definiciones no son universales y que diferentes personas significan cosas diferentes. Matemáticamente hablando, el entorno es un parámetro extrínseco, es decir, Entrada. La robustez ambiental debería significar el mantenimiento de la respuesta de estado estacionario a los cambios en la entrada. Esto tiene sentido, por ejemplo, en el caso del mantenimiento de la temperatura corporal en homeotermos. La plasticidad ambiental también es importante en ciertas situaciones.

gracias por tu respuesta. Copio y pego aquí el comentario que le hice a ddiez: "El concepto de robustez (genética) se desvincula aún más en subconceptos que son robustez mutacional, robustez del desarrollo y robustez ambiental (y tal vez algunos otros). Mi pregunta es sobre la robustez ambiental. No No creo que Hansen se refiriera a robustez genética cuando dijo robustez ambiental, pero creo que más bien se refería a algún subconjunto de robustez. Sin embargo, podría estar equivocado. Editaré mi pregunta para aclarar mi comprensión de los subconceptos de robustez".
Además, me parece un poco contrario a la intuición definir la plasticidad como la velocidad a la que se producen los cambios fenotípicos, en lugar de la magnitud del cambio o el rango del entorno hacia el que se produce la respuesta fenotípica.
@ Remi.b No es realmente la velocidad, pero el tiempo de respuesta es una forma de cuantificar una respuesta plástica. La rapidez con la que te adaptas es importante. El sistema no puede controlar la magnitud de la perturbación y le gustaría adaptarse al nuevo entorno sin hacer un gran cambio en la composición de su sistema. Por lo tanto, la magnitud del cambio debe minimizarse y el tiempo de respuesta también. Creo que puede definir todos los subconjuntos de robustez según el tipo de parámetros que perturbe.