Definiciones de robustez y canalización

Los conceptos de robustez y canalización están de moda hoy en día en la literatura biológica. Sin embargo, no estoy seguro de sus definiciones y tampoco estoy seguro de que todos los autores realmente usen la misma definición.

Por lo tanto, solicito aquí las definiciones de estos términos o una breve revisión de las definiciones comunes de robustez y canalización . ¿Cómo definen diferentes autores estas palabras? Estoy particularmente interesado en...

  • Las diferencias entre robustez y canalización (la canalización parece aplicarse más en biología del desarrollo que la robustez, que parece ser un concepto más general)

  • ¿A qué nivel se aplican estos conceptos? ¿A las poblaciones, a los genotipos, a ambos, ..?

  • ¿Cómo se relaciona el concepto de adaptación con estas definiciones?

  • ¿Cómo encaja el concepto de plasticidad en oposición a los conceptos de robustez y canalización?

Respuestas (2)

Como la canalización se define en su pregunta (también en wikipedia), significa robustez.

Semánticamente es posible diferenciar los dos.

La robustez de un sistema se refiere a su sensibilidad a las perturbaciones. En otras palabras, las pequeñas diferencias en los parámetros no afectarían el estado estacionario del sistema (los cambios de parámetros en un rango físicamente plausible no conducirían a bifurcaciones).

Por sistema me refiero a un conjunto de entidades conectadas entre sí de una manera definida. Por ejemplo, un ecosistema en el que diferentes especies están conectadas entre sí por interacciones de la cadena alimentaria. En estado estacionario, la configuración de un sistema (por ejemplo, 10 zorros, 100 conejos, 10000 pastos, 1000 abejas, etc.) permanece constante a lo largo del tiempo (eso, sin embargo, no significa que sea estático). O en caso de desarrollo, un sistema puede ser el cuerpo definido por un conjunto de ciertos fenotipos.

La canalización/canalización se refiere a los mecanismos que hacen que el sistema siga una determinada trayectoria. Entonces, si lo ves matemáticamente, la canalización mantiene la trayectoria dictada por un conjunto dado de vectores propios. En caso de desarrollo, puede llamar a mecanismos tales como compensación de dosis, compensación funcional por isoformas, canales de flujo metabólico paralelos, etc. como mecanismos de canalización.

Entonces, en el uso contemporáneo, podemos llamar a un sistema robusto (una propiedad de un sistema), mientras que deberíamos abordar los mecanismos que ayudan a preservar las trayectorias como canalizaciones. El objetivo final de la canalización es dar robustez al sistema, pero no es el único mecanismo responsable de la robustez (por ejemplo, el estado estacionario puede ser independiente de ciertos parámetros).

La robustez es una propiedad del sistema y depende de cómo se acoplan las diferentes entidades del sistema y cuáles son sus parámetros de interacción (tasas, etc.).

Debe tener en cuenta que estos son lenguajes que son adoptados por diferentes grupos en la comunidad científica y tal vez pueden significar lo mismo; este es simplemente mi intento de eliminar la redundancia de términos por medio de la semántica.

Ahora, la plasticidad es un concepto completamente diferente. La plasticidad es de una manera opuesta a la robustez. Esto significa que la naturaleza cualitativa del sistema puede cambiar si se ajustan ciertos parámetros. Sin embargo, el sistema aún debe mantener su estabilidad. En un sistema estable, las perturbaciones leves del estado estacionario darán como resultado que el sistema regrese a ese estado estacionario, como una pelota en un pozo. Sin embargo, un sistema puede permitir inherentemente múltiples estados estables (como interruptores), y dependiendo de ciertos parámetros, el sistema puede estar en cualquiera de los estados (pero si se lo presiona demasiado, el sistema puede pasar a otro estado estable estable). Esto se llama multiestabilidad.

NOTA: algunas personas también usan el término plástico para referirse a "sensible". La definición anterior puede no ser exhaustiva o la más perfecta.

Gracias por su respuesta, ya es muy informativo, aunque todavía estoy un poco confundido. Cuando dices que la robustez es una propiedad de un sistema, ¿quieres decir que es una propiedad de genotipos, poblaciones, ambos, ..? La robustez es la propiedad de un sistema de producir siempre el mismo fenotipo, mientras que la canalización es el mecanismo de este sistema que da lugar a la producción siempre del mismo fenotipo. hum... ¿Lo entendí bien? ¿Cómo llamas a las trayectorias cuando dices que la canalización preserva las trayectorias? Muchas gracias por tu ayuda.
¿Conoces algún artículo que compare directamente las definiciones de estos dos conceptos?
No, no he leído un artículo que los compare.

Hay varios subconceptos dentro del concepto de robustez. Existen varias definiciones para todos estos conceptos y solo sugiero una variante de las posibles definiciones a continuación.

  • Robustez mutacional
    • Podría definirse como una función de la media y la varianza de la distribución de los efectos mutacionales.
  • Robustez ambiental
    • Podría definirse como lo opuesto a la plasticidad fenotípica. Aquí, la plasticidad no solo se define como plasticidad adaptativa. La plasticidad es cualquier cambio fenotípico inducido por un cambio ambiental. Por lo tanto, la robustez ambiental podría finalmente definirse como la inversa de la pendiente de la norma de reacción.
  • Robustez del desarrollo
    • Podría definirse como la variación de fenotipos que produce un genotipo dado en un ambiente dado.

De Gilbert y Epel (2009), página 384 , Canalización es solidez del desarrollo.

En Biología, esos conceptos casi siempre se refieren a genotipos. Rara vez se aplican a poblaciones o ecosistemas y, cuando lo hacen, las definiciones suelen ser bastante diferentes.