20/07/06

L'enorme complexitat dels ecosistemes està en vies de ser desentrellada

Segons l'estudi "Ecological networks and their fragility" que publica avui Nature, i que és tema de portada en aquesta edició. Han participat en aquest estudi Ricard V. Solé, investigador ICREA i cap del Laboratori de Sistemes Complexos -que forma part del Grup de Recerca en Informàtica Biomèdica (IMIM-UPF)-; José M. Montoya, actualment a la Universitat Queen Mary de Londres; i l'ecòleg Stuart Pimm, de la Universitat Duke (Carolina del Nord, Estats Units).

La recerca demostra que, malgrat la gran complexitat dels ecosistemes naturals, ara és possible saber els patrons d'interacció de les seves espècies, la qual cosa és essencial per conèixer com evoluciona i quines són les condicions per a la seva estabilitat.

El titular "Ecological Complexity Untangled", portada i editorial d'aquesta edició de Nature, a més de fer referència al treball publicat pels investigadors, es fa ressò d'allò que Charles Darwin ja va qualificar metafòricament com a "tangled bank" -o terreny complicat- al·ludint les intricades interaccions que observava en les espècies que formaven part dels diferents ecosistemes, relacions aleshores difícils de comprendre.

Les xarxes ecològiques que defineixen les interaccions entre espècies dins un ecosistema, tot i ser de gran complexitat, exhibeixen uns patrons ben definits i que per tant, són intel·ligibles, encara que diferents d'altres sistemes complexos no ecològics coneguts com les xarxes d'interrelació de computadors, les xarxes de gens o les comunitats socials.

La comprensió de com es comporten i evolucionen els ecosistemes naturals és condició ineludible per establir la seva fragilitat i, per tant, per conèixer la seva estabilitat, la qual cosa és essencial per explicar la persistència de les espècies i dels ecosistemes, així com la seva vulnerabilitat en un món en constant canvi i davant d'una taxa d'extinció augmentada per l'activitat humana.

En la naturalesa, com passa a les societats humanes, cada espècie està millor connectada del que sembla, de forma que un canvi en una espècie té efectes gairebé inevitables en moltes d'altres dins l'ecosistema. Els autors de l'article ho il·lustren amb el símil següent "quan un arbre cau en un bosc humit, totes les espècies que d'alguna manera tenen a veure amb ell, i que constitueixen un sistema complex, semblen prendre consciència del fet ben ràpidament".

En un ecosistema hi ha moltes interaccions entre espècies

Les interaccions entre els éssers vius en un ecosistema són diverses. Els paràsits, els herbívors o els depredadors estableixen relacions de tipus antagònic, la qual cosa significa que de la relació entre dues espècies, només una d'elles en traurà un benefici directe. En canvi, altres espècies operen de forma mutualista, és a dir, estableixen una relació en la qual ambdues parts en treuen algun benefici immediat, és el cas per exemple de la polinització de les flors efectuada pels insectes.

Però totes aquestes xarxes tenen elements en comú. Així doncs, la malla d'interaccions definida per aquestes relacions es presenta seguint dos patrons distints. Un d'aquests patrons seria el que implicaria a moltes espècies amb poques connexions entre elles. Un altre patró seria aquell amb poques espècies però molt connectades entre sí. L'efecte d'eliminar una espècie molt connectada pot ser desastrós per a l'ecosistema, ja que pot generar una cascada d'extincions i el col·lapse de la xarxa. Aquest fet podria tenir implicacions importants en el futur de la biodiversitat la qual està experimentant un procés de degradació molt ràpid i que alguns científics comparen amb anteriors episodis d'extinció massiva d'espècies.

El Grup de Recerca en Sistemes Complexos, del GRIB (IMIM-UPF), encapçalat per Ricard V. Solé, investiga la teoria dels sistemes complexos amb l'objectiu d'entendre l'organització de la presència de patrons universals en la interacció de les xarxes que caracteritzen els biosistemes complexos i com es relacionen amb les principals transicions observades en l'evolució.

Les principals línies de recerca d'aquest grup són: l'evolució de xarxes complexes; els models de xarxes de reacció química a gran escala; el modelatge, síntesi i evolució de protocèl·lules; les xarxes regulatòries a gran escala; l'enginyeria bio-inspirada; l'evolució de morfogènesi en models de xarxes genètiques; l'inestabilitat i heterogeneïtat en el càncer; el modelatge de cèl·lules del càncer; i els models teòrics d'inestabilitat genòmica. Els resultats de les seves investigacions han estat editats en diverses publicacions com The New York Times, New Scientist, Nature o Science, així com també en diversos llibres.