Mapeo del entorno al fenotipo y estrategias de adaptación en entornos variables

Los organismos biológicos exhiben diversas estrategias para adaptarse a entornos variables. Por ejemplo, una población de organismos puede expresar el mismo fenotipo en todos los entornos ("estrategia invariable") o seguir las señales ambientales y expresar fenotipos alternativos para ajustarse al entorno ("estrategia de seguimiento"), o diversificarse en fenotipos coexistentes para hacer frente a la incertidumbre ambiental ("estrategia de cobertura de apuestas"). Introducimos un marco general para estudiar cómo los organismos responden a las variaciones ambientales, que modela una estrategia de adaptación mediante un mapeo abstracto de señales ambientales a rasgos fenotípicos. Dependiendo de la precisión de las señales ambientales y la fuerza de la selección natural, encontramos diferentes estrategias de adaptación representadas por mapeos que maximizan la tasa de crecimiento a largo plazo de una población. Las estrategias estudiadas anteriormente emergen como casos especiales de nuestro modelo: la estrategia de seguimiento es favorable cuando las señales ambientales son precisas, mientras que cuando las señales son ruidosas, los organismos pueden usar una estrategia invariable o, notablemente, usar la señal no informativa como una fuente de aleatoriedad para cubrir apuestas. Nuestro modelo de mapeo del entorno al fenotipo se basa en una red con unidades ocultas; el rendimiento de las estrategias se muestra que depende de tener una representación interna de alta dimensión, que puede incluso ser aleatoria.