MATEMÁTICAS PARA DESCIFRAR LA EVOLUCIÓN DE LAS ESPECIES

Como ya se sabe, todas las especies de la Tierra provienen de un antepasado común y gracias a la evolución, ha ido dando lugar a diferentes especies, siguiendo caminos a veces un poco misteriosos. Aunque ya conocemos la historia evolutiva de algunas especies, quedan por determinar muchas de ellas.




Para enfrentar este reto, utilizamos algunas herramientas como el genoma, dentro de un campo llamado filogenética, en el que colaboran biólogos, matemáticos, estadísticos e informáticos.

El objetivo final de esta técnica sería poder describir todas las relaciones entre cualquier conjunto concreto de especies, a través de un esquema llamado árbol filogenético.
En este esquema, las hojas representan las especies actuales; la raíz representa el ancestro común a todas esas especies. Un ejemplo considerando al humano, al chimpancé y al gorila, sólo hay tres árboles filogenéticos que podrían explicar su evolución, el que presenta al gorila y al chimpancé como especies más cercanas, el que une al gorila y al humano y el que junta al chimpancé y al humano.

A partir del genoma de las especies que ya conocemos, intentamos deducir la configuración, entre todos los posibles datos, que parece la más apropiada. Como desconocemos los genomas de las especies ancestrales, se emplean modelos de evolución de las secuencias de ADN a lo largo del árbol. Los parámetros de estos modelos son las probabilidades de mutación de las secuencias a lo largo del proceso evolutivo.
A partir de los datos genómicos de las especies actuales se escoge el árbol y los parámetros que maximizan la probabilidad de observar los genomas de las especies actuales. Este proceso requiere una gran cantidad de información y datos y como esto no es siempre posible, la inferencia está sujeta a error.

Este método solo se puede usar en grupos de menos de veinte especies, ya que el árbol aumenta de forma exponencial según el número de especies a estudiar.

Este crecimiento hace inviable inferir el árbol comprobando todos los árboles posibles. Una forma de inferir en el árbol de un grupo grande es usar la aglomeración de árboles más pequeños, pero este método tienes sus problemas ya que las piezas pequeñas pueden ser incompatibles entre ellas. También se puede construir un árbol estimando la distancia evolutiva entre las especies y estimando la cantidad de mutaciones que han sufrido durante la evolución.

Recientemente han salido nuevas técnicas que se enmarcan dentro de una nueva disciplina llamada estadística algebraica, basadas en el estudio algebraico de los modelos de evolución que permitirían la inferencia del árbol filogenético sin tener que estimar las probabilidades de mutación del ADN.

Todos estos esfuerzos en el avance de la filogenética no son útiles para entender la historia evolutiva y por ejemplo para determinar en qué momento se separaron dos grupos de especies. Actualmente estas técnicas se utilizan en genómica (para determinar elementos funcionales del genoma), en biomedicina y tammbién en lingüística.

Fuente:El País