Ruído do desenvolvimento

O ruído do desenvolvimento é um conceito dentro da biologia do desenvolvimento no qual o fenótipo varia entre os indivíduos, embora os genótipos e os fatores ambientais sejam os mesmos para eles.^[1] Os fatores contribuintes incluem a expressão gênica estocástica (aleatória) assim como outras fontes de ruído celular.^[2] O ruído ajuda a explicar como gêmeos idênticos, que possuem os mesmos genes, podem possuir fenótipos diferentes.

Definição

Embora os organismos dentro de uma espécie compartilhem genes muito semelhantes, ambientes semelhantes e história de desenvolvimento semelhante, cada organismo individual pode desenvolver diferenças devido ao ruído na sinalização e interpretação de sinais . Este ruído de desenvolvimento pode ajudar os indivíduos a ganhar a habilidade de se adaptar ao ambiente e contribuir para seus padrões únicos de desenvolvimento.^[3] As impressões digitais humanas fornecem um exemplo bem conhecido de ruído - elas diferem mesmo entre gêmeos humanos geneticamente idênticos.^[4]

Uso de ruído na biologia

Sistemas biológicos apresentam tanto variação quanto robustez (ver seção seguinte). A variação natural em uma população de organismos é em grande parte geneticamente determinada, mas a variação devida ao ruído pode contribuir a uma resposta rápida do indivíduo ao seu ambiente. Essa variação pode apresentar um efeito de ajuste evolutivo que contribui para a sobrevivência e reprodução de uma população de organismos.

Um artigo de revisão abrangente resumiu os efeitos do ruído nas decisões celulares desde bactérias até as células de mamíferos.^[5]

Ruído e robustez

Embora as variações estocásticas no comportamento das células possam ser benéficas, a maioria dos sistemas biológicos precisa manter um desenvolvimento confiável sem variações imprevisíveis. Essa capacidade de amortecer variações geradas por ruído molecular, polimorfismo genético ou flutuações ambientais é denominada robustez.

Referências

↑ Yampolsky LY, Scheiner SR (1994). «Developmental Noise, Phenotypic Plasticity, and Allozyme Heterozygosity in Daphnia». Evolution. 48: 1715–22. JSTOR 2410259. doi:10.2307/2410259
↑ Horikawa K, Ishimatsu K, Yoshimoto E, Kondo S, Takeda H (junho de 2006). «Noise-resistant and synchronized oscillation of the segmentation clock». Nature. 441: 719–23. PMID 16760970. doi:10.1038/nature04861
↑ Raser, J. M.; O'Shea, E. K. (2005). «Noise in gene expression: origins, consequences, and control». Science. 309: 2010–2013. PMC 1360161. PMID 16179466. doi:10.1126/science.1105891
↑ «Do identical twins have identical fingerprints?». Washington State Twin Registry. 1 de outubro de 2015. Consultado em 29 de setembro de 2019
↑ Balázsi, Gábor; van Oudenaarden, Alexander; Collins, James J (2011). «Cellular Decision Making and Biological Noise: From Microbes to Mammals». Cell. 144: 910-925. PMC 3068611. doi:10.1016/j.cell.2011.01.030

[1] Yampolsky LY, Scheiner SR (1994). «Developmental Noise, Phenotypic Plasticity, and Allozyme Heterozygosity in Daphnia». Evolution. 48: 1715–22. JSTOR 2410259. doi:10.2307/2410259

[pmid16760970-2] Horikawa K, Ishimatsu K, Yoshimoto E, Kondo S, Takeda H (junho de 2006). «Noise-resistant and synchronized oscillation of the segmentation clock». Nature. 441: 719–23. PMID 16760970. doi:10.1038/nature04861

[3] Raser, J. M.; O'Shea, E. K. (2005). «Noise in gene expression: origins, consequences, and control». Science. 309: 2010–2013. PMC 1360161. PMID 16179466. doi:10.1126/science.1105891

[4] «Do identical twins have identical fingerprints?». Washington State Twin Registry. 1 de outubro de 2015. Consultado em 29 de setembro de 2019

[5] Balázsi, Gábor; van Oudenaarden, Alexander; Collins, James J (2011). «Cellular Decision Making and Biological Noise: From Microbes to Mammals». Cell. 144: 910-925. PMC 3068611. doi:10.1016/j.cell.2011.01.030

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