El investigador Eugenio Azpeitia Espinosa, del Centro de Ciencias Matemáticas, campus Morelia de la UNAM, será galardonado este mes con el premio Les Grandes Avancées Françaises en Biologie 2022, que otorga la Academia de Ciencias de Francia y el Centro Nacional de Investigación Científica de ese país, por un trabajo de investigación en el que aplicó modelos matemáticos para explicar procesos biológicos.
De acuerdo con la UNAM, la investigación de Azpeitia reafirma que la teoría de la evolución es un proceso que no siempre ocurre a través de pequeños pasos y que los cambios no necesariamente son de forma aleatoria.
La investigación logra explicar, mediante un método que puede ser probado una y otra vez, algo que en apariencia es sencillo, además de la belleza estética de las espirales que tienen propiedades fractales.
De flores y coliflores
El trabajo de Azpeitia, que tomó cinco años, fue publicado en el artículo “Surgen formas fractales de coliflor de alteraciones de las redes de genes florales”, en la revista Science, y es resultado de una colaboración que hizo con Christophe Godin y Francois Parcy, mientras realizaba un posdoctorado en el Laboratorio de Reproducción y Desarrollo de Plantas de la Universidad de Lyon.
Godin y Parcy disertaban por qué si se sabía de la existencia de mutaciones genéticas que cambiaban flores en coliflores, no se había logrado convertir una coliflor en flor, y le propusieron a Azpeitia colaborar en busca de comprender esa transformación.
El problema fue resuelto por el mexicano mediante modelos matemático-computacionales que permitieron aterrizar hipótesis básicas, que con frecuencia son difíciles de concretar sólo mediante la reflexión, al controlar los cambios que se producirán a partir de pequeñas modificaciones genéticas que no son proporcionales al tamaño de la alteración.
“El modelo que hicimos justamente incluye diferentes escalas espaciales y temporales, procesos genéticos que ocurren a escalas microscópicas, considerando el tiempo de minutos u horas, y contempla el proceso de desarrollo que transcurre en días y meses a nivel macroscópico”, detalló.
Doctor en Ciencias por el Instituto de Ecología, Azpeitia explicó que en este caso existe un gen que, al ser mutado, cambia las propiedades geométricas, a partir de las interacciones que tiene con un sistema más complicado.
Para el estudio, dijo, trabajaron con una planta similar llamada Arabidopsis thaliana, en la que descubrieron que la peculiar estructura, semejante a la coliflor, surge porque los meristemos no logran formar flores, pero mantienen la “memoria” de su paso transitorio hacia un estado floral, así que lo intentan una y otra vez, acumulándose en forma de racimos que dan lugar a estructuras similares a la coliflor.
Además, la investigación reveló cómo pueden surgir formas de tipo fractal a partir de la combinación de perturbaciones clave y definidas de los programas de desarrollo floral y la dinámica de crecimiento.
El estudio es de relevancia debido a que casi todos los procesos biológicos son así, y si se quieren estudiar se debe hacer mediante métodos matemáticos computacionales que permitan efectuar los acoplamientos a diferentes escalas, concluyó Azpeitia Espinosa.
