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Aninhamento através de escalas biológicas

Processo: 17/01155-9
Linha de fomento:Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
Vigência: 01 de junho de 2017 - 30 de novembro de 2017
Área do conhecimento:Ciências Biológicas - Ecologia - Ecologia Teórica
Pesquisador responsável:Paulo Roberto Guimarães Junior
Beneficiário:Paulo Roberto Guimarães Junior
Instituição-sede: Instituto de Biociências (IB). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo, SP, Brasil
Assunto(s):Redes ecológicas  Redes de interação  Biogeografia  Redes complexas  Redes sociais 

Resumo

Redes biológicas pervadem a natureza. Elas descrevem sistemas que ocorrem através de todos os níveis biológicos, de moléculas regulando metabolismo até interações entre espécies que estruturam a dinâmica de ecosistemas. A abordagem de redes tem revelado padrões organizacionais recorrentes em sistemas biológicos complexos, como a formação de conjuntos semi-independentes de elementos conectados (modularidade) e distribuições não-aleatórias de interações entre elementos do sistema. Outros padrões estruturais, como aninhamento, foram primariamente avaliados em redes ecológicas formadas por dois conjuntos de elementos independentes. Porém, pouco se conhece sobre sua ocorrência em outros níveis de organização biológica. Aninhamento ocorre quando as interações dos elementos menos conectados formam subconjuntos das interações dos elementos mais conectados. Somente recentemente estas propriedades começaram a ser encontradas em redes unipartidas (onde todos os elementos podem interagir), as quais descrevem uma variedade de fenômenos biológicos muito maior. Aqui, nos calculamos aninhamento para uma coleção bastante diversa de redes unipartidas biológicas pertencentes a seis níveis biológicos distintos: redes de interações entre proteínas e entre genes, fenotipos complexos, sociedades animais, meta-populações, teias alimentares e metacomunidades de vertebrados. Nossos resultados sugerem que aninhamento emerge independentemente do tipo de interação e da escala biológica, e revelam que sistemas bastante distintos podem apresentar uma organização aninhada caracterizado por subconjuntos inclusivos de elementos interativos. Nós exploramos primariamente as implicações da estrutura aninhada para cada um dos sistemas de estudos, e posteriormente teorizamos sobre como redes aninhadas são construídas. Nós levantamos a hipótese de que aninhamento emerge através das escalas biológicas devido a processos que, embora dependentes do sistema de estudo, podem compartilhar um compromisso geral entre duas propriedades: especificidade (o numero de interações que os elementos do sistema podem ter) e afinidade (como estes elementos podem se conectar uns aos outros). Nossos resultados sugerindo ocorrência de aninhamento através das escalas biológicas pode estimular o debate acadêmico sobre o quão pervasivo o padrão aninhado pode ser na natureza. Os princípios emergentes teóricos que sugerimos podem também auxiliar mais pesquisa sobre os pontos comuns entre todas as redes biológicas. (AU)

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