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Dinámicas en Redes

Programa: Complejidad y Biología Celular

Responsable: Gustavo Martinez Mekler

Participantes: Germinal Cocho (Investigador, IF-UNAM), Maximino Aldana (ICF-UNAM) Thomas Buhse (CIQ-UAEM), Alberto Darszon (IBT-UNAM), Adán Guerrero (Instituto Gulbenkian, Portugal), Edgardo Ugalde (IF-UASLP), Alfredo González (Estudiante, FC-UAEM), Jesus Espinal (Estudiante, ICF, Posgrado en Ciencias Biomédicas, UNAM), Rafael Verduzco (Estudiante, FC-UAEM), Jorge Carneiro (Instituto Gulbenkian, Portugal), Punit Parmananda (Indian Institute of Technology, Mumbai), Fernando Ramírez Alatriste ( UACM), Raúl Rechtman (CIE-UNAM), Manuel Cruz (Estudiante, FC-UAEM), José Torres (UAEM), Jorge Zañudo (Estudiante, Penn State, USA).

Descripción: ***Los comportamientos colectivos caracterizan a los sistemas complejos. Al contar con muchos componentes

Financiamiento: Proyectos de CONACyT (en variedad de modalidades) y DGAPA-UNAM

Productos destacados:

***

a)  Fecundación: Se estudian mecanismos mediante los cuales espermatozoides de erizo de mar se aproximan al huevo. La natación de estos espermatozoides está ligada a oscilaciones del ión Calcio dentro del flagelo, las cuales están reguladas por una vía de señalización bioquímica disparada por secreciones del óvulo. Con base en resultados experimentales se construye una red lógica de señalización que permite llevar a cabo predicciones y entender aspectos globales de la dinámica, en particular que opera en un régimen crítico. Un elemento bajo discusión esencial es la presencia de quimio taxis. Trabajo teórico-experimental ha permitido desentrañar por primera vez comportamientos particulares de la natación de los espermatozides en gradientes de secreciones del huevo. La modelación del sistema a varias escalas de descripicón es un reto típico de los sistemas complejos, sobre el cual se han tenido algunos avances.

b)  Criticalidad en redes: Un punto de controversia en la biología es que si los proceso vitales se llevan a cabo en un régimen crítico. Nuestro trabajo sobre fecundación arriba planteado, indica que tal es el caso para la dinámica de la vía de señalización del Ca2+. Por otro lado, trabajo desarrollado por el grupo, en el contexto de redes de regulatorias discretas de umbral, muestra que la cuestión de criticalidad debe manejarse con cautela.

 

c) Dinámica en sistemas extendidos:

 i) Formación de patrones: El estudio de anillos de Leisegang resultantes de la precipitación en tubos de vidrio de sales de cloruro de amonio al reaccionar una fase gaseosa de HCL con otra de NH4OH, es un problema de formación de patrones que permite analizar el efecto de perturbaciones sonoras y gradientes térmicos. El trabajo teórico-experimental que se viene desarrollando por medio de una colaboración amplia UNAM-UAEM empieza a proporcionar información sobre invariancias de escala, correlaciones y criterios para la parametrización de modelos discretos tipo autómata celular o ecuación de Boltzman en una red (espacial).

ii) Dinámicas acopladas: Trabajo sobre redes de mapeos acoplados y ecuaciones diferenciales acopladas permite abordar problemas de sincronización, anticipación, ritmogénesis y colapso de amplitud, particularmente interesantes al ser en ocasiones anti-intuitivos.

iii) Red de Redes: Desarrollos futuros del problema de fecundación arriba mencionado también involucran el estudio de dinámicas extendidas, a lo largo del flagelo, entre módulos de señalizacion. Esto es, una red de redes distribuidas espacialmente. 

 

Productos Destacados:

De nuevo aunque aquí también se cuenta con varias publicaciones en revistas de prestigio, un punto que merece especial mención es la intensa colaboración de teóricos y experimentales en problemas transdisciplinarios. Los avances sobre el entendimiento de la motilidad de espermatozoides en su búsqueda del huevo son considerables y el encuentro con comportamientos dinámicos fuera de lo común requiere de nuevos planteamientos.