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Applications of the finite Derrida-Higgs model to population dynamics

Texto completo
Autor(es):
Vítor Marquioni Monteiro
Número total de Autores: 1
Tipo de documento: Tese de Doutorado
Imprenta: Campinas, SP.
Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
Data de defesa:
Membros da banca:
Marcus Aloizio Martinez de Aguiar; Alex Antonelli; Jacopo Grilli; Maurice de Koning; Sabrina Borges Lino Araújo
Orientador: Marcus Aloizio Martinez de Aguiar
Resumo

Especiação simpátrica é o processo no qual espécies emergem em uma comunidade na presença de fluxo gênico. Embora tendo sido descrito por Darwin já em 1859, esse processo de diversificação continua bastante controverso, para o qual evidências robustas não são fáceis de encontrar. Apesar disso, em 1991, Derrida e Higgs mostraram que indivíduos haploides evoluindo em simpatria sob forças neutras de evolução poderiam formar grupos reprodutivamente isolados. O modelo dos autores considera a evolução de uma população finita em panmixia, com reprodução sexuada e taxa de mutação fixa, na qual os indivíduos são descritos por meio de sequências binárias, que representam o seu genoma. No limite de genomas indefinidamente grandes, pode ser observada uma transição entre regimes de alta e baixa diversidade caso restrições à reprodução, baseadas na similaridade genética entre indivíduos, seja incluída no modelo. Contudo, a mesma transição possui comportamento diferente quando o genoma é finito. Essa tese apresenta a análise teórica dos diferentes regimes que o modelo de Derrida-Higgs finito apresenta, i.e., os regimes de alta e baixa diversidade, incluindo uma aproximação heurística para a transição entre os dois. Não obstante, apresentamos algumas aplicações tanto do modelo quanto da teoria apresentada. O modelo de Princepe-Aguiar para coevolução entre os materiais genéticos mitocondrial e nuclear é analisado no caso de comunidades em simpatria e os nossos resultados corroboram as conclusões dos autores originais do modelo, estabelecendo que a propriedade de barcode do DNA mitocondrial não emerge na ausência de estruturas espaciais. Finalizamos o presente trabalho com a introdução de um modelo de evolução viral durante uma epidemia, no qual estudamos a variabilidade genética em um espalhamento sobre redes de contato livres de escala. Assim, introduzimos a primeira teoria completa para a dinâmica de Derrida-Higgs a qual, embora contendo aproximações heurísticas, pode ser estendida para outros estudos (e.g. o modelo de coevolução mito-nuclear). Além disso, defendemos que o nosso modelo epidemiológico oferece uma ferramenta bastante geral para estudar os padrões evolutivos de um patógeno se a rede de contatos for considerada (AU)

Processo FAPESP: 19/13341-7 - Transições de fase em modelos Derrida-Higgs finitos
Beneficiário:Vitor Marquioni Monteiro
Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado