Descrição
Um dos problemas fundamentais em evolução pré-biótica é explicar a coexistência de moléculas autorreplicadoras estruturalmente distintas, condição necessária para o surgimento e estabilização de aglomerados moleculares suficientemente complexos capazes de codificar (ou até mesmo atuar como) um metabolismo rudimentar. Modelos clássicos de evolução pré-biótica, como o modelo de quase-espécies (1), não permitem esse tipo de coexistência: apenas o replicador mais eficiente e seus mutantes estruturalmente similares sobrevivem. Uma solução é a introdução de elementos cooperativos na dinâmica de interação molecular, originalmente puramente competitiva, levando aos ciclos moleculares catalíticos, denominados hiperciclos. A dificuldade é que os hiperciclos são vulneráveis à invasão de replicadores mutantes não cooperativos (parasitas), ou seja, moléculas autorreplicadoras que não catalisam a replicação de nenhuma outra molécula do ciclo.(2) Neste projeto, vamos explorar como os princípios que garantem a evolução e manutenção da cooperação na natureza podem ser utilizados para proteger os hiperciclos contra parasitas. Como tanto o surgimento de replicadores mutantes como a evolução da população próxima da extinção necessitam de uma formulação capaz de descrever a dinâmica de um número pequeno de replicadores (3), vamos utilizar o algoritmo de Gillespie para simular a versão estocástica das equações de cinética química que caracterizam os vários modelos clássicos de replicadores.
Referências
1 EIGEN, M. Selforganization of matter and the evolution of biological macromolecules. Naturwissenschaften, v. 58, n. 10, p. 465-523, 1971.
2 MICHOD, R. E. Population biology of the first replicators: on the origin of the genotype,phenotype and organism. Integrative and Comparative Biology, v. 23, n. 1, p. 5-14, 1983.
3 GILLESPIE, D. T. Exact stochastic simulation of coupled chemical reactions. Journal of Physical Chemistry, v. 81, n. 25, p. 2340-2361, 1977.
| Certifico que os nomes citados como autor e coautor estão cientes de suas nomeações. | Sim |
|---|---|
| Palavras-chave | Evolução molecular. Modelagem matemática em biologia. Simulação determinística e estocástica. |
| Orientador e coorientador | José Fernando Fontanari |
| Subárea 1 | Biofísica |
| Subárea 2 (opcional) | Física Computacional |
| Agência de Fomento | FAPESP |
| Número de Processo | 2022/05544-8 |
| Modalidade | INICIAÇÃO |
| Concessão de Direitos Autorais | Sim |
