Título: Interacción entre redes complejas: Teoría y aplicaciones en el ámbito de la astrobiología (NetWorld).
Referencia: Plan Nacional de I+D+I. Referencia PID2021-122936NB-I00.
Entidad financiadora: Ministerio de Ciencia e Innovación de España.
Investigadores Principales: Jacobo Aguirre Araujo (CAB), Raúl Guantes Navacerrada (UAM).
Grupo de Trabajo: Marina Fernández-Ruz (CAB), Carla Alejandre Villalobos (CAB), Prof. Serena Viti (Leiden Observatory), Prof. Sebastian Ahnert (Univ. Cambridge), Dr. Fernando Puente (Sveriges lantbruksuniversitet, Uppsala, Suecia).
Web del Grupo de Complejidad y Astrobiología: http://complexityweb.com/aguirre/
INTRODUCCIÓN
La interacción, colaboración y competición entre diferentes agentes representan las principales fuerzas impulsoras detrás de la evolución de los sistemas biológicos, sociológicos y tecnológicos que nos rodean. Gran parte de los sistemas que evolucionan en el Universo se basan en cooperar y/o competir por recursos limitados. Muchos de estos sistemas son tan complejos que para representarlos debemos utilizar redes formadas por multitud de nodos y sus interacciones. Este fenómeno también se observa incluso en entornos fuera de nuestro planeta, como el medio interestelar, en el que sus componentes principales (átomos, moléculas, polvo interestelar y procesos energéticos), están en continua interacción y evolución.
Desde esta perspectiva, en este proyecto queremos construir un puente entre la teoría de la complejidad y la astrobiología para arrojar luz sobre uno de los contextos científicos más desafiantes de nuestro siglo: el origen de la vida y su evolución hacia la complejidad en nuestro planeta. En particular, comenzaremos creando un marco teórico general para analizar los procesos en que diferentes agentes organizados en redes interaccionan y compiten por recursos, ya sea en entornos constantes o cambiantes. Y a continuación, estudiaremos cuál será la utilidad real de esta teoría para analizar problemas en el contexto del origen y la evolución de la vida en la Tierra.
OBJETIVOS DEL PROYECTO
Objetivo 1: El primer objetivo consiste en el desarrollo de un marco teórico y metodológico general, que llamaremos Teoría de Interacción entre Redes, que nos sirva para describir matemáticamente la interacción entre sistemas en forma de red compleja y su evolución en diferentes ambientes.
Objetivo 2: El segundo se basará en la aplicación de la teoría a tres sistemas de gran interés astrobiológico:
- Estudio de la formación en el medio interestelar de compuestos orgánicos más o menos complejos y relevantes para la química prebiótica, con el fin de arrojar luz sobre las reacciones que en ellos se dan y el cálculo de sus abundancias, problema de máxima importancia para la astroquímica.
- Estudio de los primeros procesos químicos prebióticos que tuvieron lugar en la Tierra a partir de dichos compuestos (traídos a su superficie por el impacto de meteoritos y cometas) y que dieron lugar al origen de la vida, desde la perspectiva de la vida artificial pero utilizando un enfoque novedoso para poder discernir si las propiedades básicas de la vida -tales como las creación de diversidad, la herencia y la replicación- pueden emerger de forma natural en un modelo suficientemente simple, sin necesidad de introducirlos ad hoc como se ha hecho hasta ahora en la literatura.
- El tercer campo será el estudio de redes mucho más complejas que las anteriores, y en el marco de la bioquímica actual: nos centraremos en la interacción entre redes de proteínas de diversos virus y la red de proteínas de sus células huésped a lo largo del proceso de infección.
