Construindo fenomenologia universal para sistemas celulares biológicos: uma revisão idiossincrática sobre redução dimensional evolutiva

Resumo A possibilidade de estabelecer uma teoria fenomenológica macroscópica para sistemas biológicos, semelhante à estrutura bem estabelecida da termodinâmica, é brevemente revisada. Introduzimos o conceito de uma relação de flutuação-resposta evolutiva, que destaca a correlação estreita entre a variância nos traços fenotípicos causada por mutações genéticas e pelo ruído interno. Fornecemos uma teoria de distribuição que nos permite derivar essas relações, sugerindo que as mudanças nos traços resultantes da adaptação e evolução são consideravelmente restritas dentro de um espaço de menor dimensão. Exploramos as razões por trás dessa redução dimensional, enfocando as restrições impostas pelas exigências de crescimento estável e robustez alcançada através do processo evolutivo. Apresentamos apoio de experimentos laboratoriais e numéricos recentes para substanciar nossas afirmações. A universalidade da redução dimensional evolutiva é apresentada e potenciais formulações teóricas para ela são discutidas. Concluímos considerando brevemente as perspectivas de estabelecer uma estrutura macroscópica que caracterize a robustez biológica e a irreversibilidade na diferenciação celular, bem como um modelo celular ideal.