Nonlinear and spatial dynamics for multicellular organisms
- Autores: Josep Mercadal
- Directores de la Tesis: Marta Ibañes Miguez (dir. tes.), Jose M Sancho Herrero (codir. tes.), Giancarlo Franzese (tut. tes.)
- Lectura: En la Universitat de Barcelona ( España ) en 2022
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Tomás Alarcón Cor (presid.), Saúl Ares García (secret.), Pau Formosa Jordan (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Física por la Universidad de Barcelona
- Materias:
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- Resumen
El desarrollo de los seres vivos, desde su concepción hasta su muerte, implica una estrecha coordinación de la expresión génica en el tiempo y el espacio. Los procesos implicados en este despliegue no dependen únicamente de las interacciones entre genes, sino también del entorno, en parte aleatorio e impredecible, en parte construido por el propio organismo. Ningún embrión crece sin un vientre caliente o un huevo protegido. Entender el desarrollo es entender cómo las diversas funciones o rasgos fenotípicos surgen de estas relaciones.
En esta tesis hemos estudiado algunos de estos procesos biológicos, principalmente en plantas. El enfoque con el que afrontamos estos problemas es el de la biología de sistemas, el marco teórico que estudia las interacciones entre las partes constituyentes de los organismos, sean moléculas, genes o células. El objetivo principal es entender, mediante este enfoque teórico, los procesos biológicos involucrados en la toma de decisiones celulares, ya estén relacionadas con la división, diferenciación o generación de señales moleculares.
La primera parte de la tesis se centra en las interacciones reguladoras entre BRAVO y WOX5, dos factores de transcripción implicados en la regulación de las células quiescentes en el nicho de células madre de la raíz de Arabidopsis thaliana.
La segunda parte se ha centrado en el papel de los circuitos genéticos que operan en redes celulares acopladas por la difusión de una de las moléculas, y cómo estas interacciones pueden generar patrones espaciales de diferentes tipos celulares. Aplicamos este enfoque a la formación de patrones de células precursoras de rizoides en la epidermis de la planta Marchantia polymorpha, por un lado, y en un circuito genérico multifuncional, por otro.
El objetivo final de la biología de sistemas es entender la vida en su nivel más fundamental. Como sistemas complejos por excelencia, los organismos vivos presentan características que no pueden reducirse sólo a los comportamientos de sus partes. En cambio, es la naturaleza de sus sistemas la que caracteriza a sus idiosincrasias más icónicas, desde el funcionamiento interno de una célula hasta la estructura complicada del sistema nervioso.
