The evolution of the bacterial chemotaxis network

Potentieel van de evolutionaire-systeembiologische benadering

De resultaten van Alberto Nakauma Gonzalez tonen het potentieel van de evolutionaire-systeembiologische benadering, die zou kunnen helpen om te begrijpen hoe complexe ziekten (bijvoorbeeld kanker of diabetes) zich ontwikkelen of hoe bacteriën evolueren om resistent te worden tegen geneesmiddelen.

Nakauma Gonzalez heeft een nieuwe (mechanistische) benadering van systeembiologie en evolutionaire biologie verkend om het genotype-fenotype probleem aan te pakken. Vooruitgang in bio-moleculaire technologie stelt ons in staat om gehele genomen te ontcijferen door sequentiereactie, maar hoe genen en moleculaire netwerken de ontwikkeling en evolutie van fenotypische kenmerken beïnvloeden, is nog steeds onduidelijk. Verschillende gebieden in de biologie en de geneeskunde, werken hard aan het ontrafelen van de relatie tussen het genoom en fenotypen. Nakauma Gonzalez  heeft het chemotaxis-netwerk van Escherichia coli gebruikt als modelsysteem vanwege de relatief eenvoudige netwerkconfiguratie die ten grondslag ligt aan een complex gedragskenmerk, chemotaxis. Hij ontwikkelde en wiskundig model en voerde in silico evolutionaire experimenten uit met verschillende omgevingsomstandigheden. De resultaten tonen aan dat, vanwege de complexiteit van de genomische architectuur, de meeste individuele genloci een inconsistente relatie hebben met fitness. Met andere woorden, directe relaties tussen genen en fenotypes zijn veel complexer dan enkel een lineaire correlatie. De reconstructie van het fitnesslandschap laat zien dat de structuur ervan zeer heterogeen is, en er zijn gevallen waarin mutaties onvoorspelbare willekeurige effecten hebben. Een ander resultaat laat zien dat, in tegenstelling tot statische omgevingen, fluctuerende omgevingen de verkenning van het fitnesslandschap vergemakkelijken.

Proefschrift: http://hdl.handle.net/11370/c97e7287-88f2-4efd-8832-a5a3cf074bd1