Un modelo matemático muestra que hay una tendencia global hacia el mutualismo entre especies

Parque Científico Universidad Carlos III de Madrid - Leganés Tecnológico

Un equipo liderado por investigadores de la Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) y de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) ha desarrollado un nuevo modelo matemático para estudiar los cambios en las interacciones ecológicas entre poblaciones de microbios. Una de las conclusiones que han encontrado es que existe una tendencia al mutualismo, es decir, hacia una relación que aporta beneficios de una especie a otra, y viceversa.

En los ecosistemas existen diversos tipos de interacciones ecológicas entre las especies. Una de las más conocidas es la depredación (una especie se come a otra, simplificando), pero existen otras variedades, como la competición por recursos, el mutualismo, el comensalismo, el parasitismo, etc. Sin embargo, se sabe que no se trata de estados permanentes, porque puede haber transiciones entre estas interacciones fruto de la evolución. Por ejemplo, una relación de depredación entre especies puede acabar convirtiéndose en una relación mutualista o simbiótica entre las mismas en el curso de la evolución.

Este nuevo modelo matemático permite estudiar el tipo de transiciones en las interacciones ecológicas. “Una de las conclusiones que hemos encontrado es que hay una clara tendencia al mutualismo: las interacciones ecológicas pueden comenzar como sea, pero en la mayoría de casos terminan desembocando en una relación mutualista”, señala uno de los investigadores, José Antonio Cuesta Ruiz, catedrático del Dpto. de Matemáticas de la UC3M, que ha publicado recientemente este trabajo en la revista científica  Physical Review E junto a investigadores de la UPM, la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid y la Universidad del Pacífico en Lima.

En este artículo han mostrado también la alta frecuencia con la que ocurren estas transiciones en la naturaleza, descubriendo trayectorias evolutivas que transcurren por diversos estados intermedios, según los investigadores: “A pesar de tratarse de un modelo simple, su comportamiento emergente es complejo: muestra transiciones entre distintas relaciones ecológicas, pudiendo pasar por distintas etapas de mutualismo, depredación y competición antes de alcanzar su estado final”, añaden Javier Galeano y Juan Manuel Pastor, profesores de la UPM y coautores del trabajo.

Para su estudio, los investigadores han utilizado modelos clásicos de dinámica de poblaciones a los que han aplicado una técnica estándar en teoría evolutiva, denominada dinámica adaptativa. Esta técnica permite encontrar ecuaciones dinámicas para los parámetros del modelo de poblaciones, que determinan la naturaleza de las interacciones ecológicas. Con ello se puede estudiar cómo van cambiando dichas interacciones con el tiempo. “Este tipo de modelos, a pesar de que son modelos muy simples, son capaces de capturar elementos esenciales para proporcionar mecanismos de fenómenos emergentes. Son muy útiles a la hora de estudiar sistemas complejos”, señala Cuesta.

Referencia bibliográfica: Luciano Stucchi, Javier Galeano, Juan Manuel Pastor, Jose María Iriondo, José A. Cuesta (2022).  Prevalence of mutualism in a simple model of microbial coevolution. Physical Review E. Vol. 106, Iss. 5. Published 1 November 2022.