Evolução da cooperação, metabolismo e sua relação com a emergência da multicelularidade

Abstract

O surgimento e evolução da vida na sua forma multicelular tem sido um tema de grande interesse na biologia evolucionária. Evidências sugerem que a emergência da multicelularidade tem intrínseca relação com o aparecimento de um modo de metabolismo mais eficiente, que hoje conhecemos por respiração. A existência de um tradeoff, já bem estabelecido, entre taxa de consumo de recursos e eficiência na geração de energia, leva este problema a ser amplamente debatido no âmbito da teoria de jogos evolucionários. É crucial compreender que mecanismos evolucionários contribuíram para que este modo eficiente de metabolismo pudesse se estabelecer em um cenário de competição com estirpes ineficientes, porém com maior taxa de crescimento. De forma a endereçar esta questão aqui propomos uma modelagem baseada em recursos, onde se é estudado o papel da estruturação como força propulsora para a fixação do modo eficiente de metabolismo. Através de simulações computacionais extensivas, como também de uma análise evolucionária invasiva, demonstramos que a estruturação em grupos pode de fato ter desempenhado papel fundamental na fixação do metabolismo eficiente em seus estágios iniciais. Posteriormente, estudamos a existência de mecanismos adicionais que pudessem permitir a coexistência entre estratégias metabólicas distintas, como observado em algumas populações naturais atualmente. E por fim, endereçamos a questão da evolução da complexidade, que é posterior ao surgimento da multicelularidade. Neste estudo, onde o tamanho de grupo foi utilizado como uma proxy para complexidade, analisamos as condições necessárias para a formação de grupos maiores, em uma abordagem que assume transferência de fitness do nível celular para o nível superior de organização biológica (grupo).