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Neutral networks of genotypes: evolution behind the Curtain

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2010-11-01
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Consejo Superior de Investigaciones Científicas
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Our understanding of the evolutionary process has gone a long way since the publication, 150 years ago, of “On the origin of species” by Charles R. Darwin. The XXth Century witnessed great efforts to embrace replication, mutation, and selection within the framework of a formal theory, able eventually to predict the dynamics and fate of evolving populations. However, a large body of empirical evidence collected over the last decades strongly suggests that some of the assumptions of those classical models necessitate a deep revision. The viability of organisms is not dependent on a unique and optimal genotype. The discovery of huge sets of genotypes (or neutral networks) yielding the same phenotype –in the last term the same organism–, reveals that, most likely, very different functional solutions can be found, accessed and fixed in a population through low-cost exploration of the space of genomes. The “evolution behind the curtain" may be the answer to some of the current puzzles that evolutionary theory faces, like the fast speciation process that is observed in the fossil record after very long stasis periods.
Nuestra compresión de los procesos evolutivos ha progresado mucho desde la publicación, hace 150 años, de “El Origen de las Especies” de Charles R. Darwin. En el siglo XX se han realizado grandes esfuerzos para unificar la replicación, la mutación y la selección en el marco de una teoría formal, capaz de llegar a predecir la dinámica y el destino final de poblaciones en evolución. Sin embargo, la vasta evidencia experimental acumulada a lo largo de las últimas décadas indica, sin lugar a dudas, que algunas de las hipótesis de esos modelos clásicos necesitan una profunda revisión. La viabilidad de los organismos no depende de un único genotipo óptimo. El descubrimiento de enormes conjuntos de genotipos (o redes neutras) que dan lugar al mismo fenotipo –en última instancia, al mismo organismo– revela que, con una gran probabilidad, se puede encontrar soluciones funcionales muy diferentes, acceder a ellas y fijarlas en una población, mediante una exploración “a coste cero” del espacio genómico. Esta “evolución en la trastienda” podría ser la respuesta a algunos de los enigmas evolutivos a los que se enfrenta la teoría evolutiva, tales como los rápidos procesos de especiación que se observan en el registro fósil precedidos de largos períodos de estasis.
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Keywords
Red neutra, Correspondencia fenotipo-genotipo, Redundancia, Adaptación, Paisaje de fitness, Neutral network, Genotype-phenotype map, Redundancy, Adaptation, Fitness landscape
Bibliographic citation
ARBOR Ciencia, Pensamiento y Cultura, 2010, vol. CLXXXVI, nº 746 noviembre-diciembre, p. 1051-1064