Las transiciones de fase de percolación de alimentación cruzada de las redes metabólicas intercelulares

Área de la Ciencia:

• Biología de los sistemas
• Dinámica de las células
• Ciencia de las redes

Sus antecedentes:

• El intercambio intercelular es crucial para la adaptación de la población celular.
• Mapear los intercambios directos de célula a célula es un reto.
• Los datos de intercambio de una sola célula se pueden obtener utilizando nanotecnología.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método matemático para reconstruir redes dinámicas de intercambio intercelular.
• Para analizar la evolución de estas redes en un sistema de cocultura.
• Explicar la fragmentación de la red observada utilizando un modelo metabólico multicelular.

Principales métodos:

• Reconstrucción matemática de las redes de intercambio intercelular a partir de datos de una sola célula.
• Desarrollo de un modelo metabólico multicelular de máxima entropía.
• Caracterización numérica y analítica utilizando la teoría de la percolación.

Principales resultados:

• La red de intercambio pasa de un estado denso a uno fragmentado y escaso.
• Los cambios en el consumo de nutrientes impulsan esta transición.
• Una desintegración de la ley de potencia en la distribución del tamaño del racimo caracteriza el cruce.

Conclusiones:

• Las poblaciones celulares evolucionan hacia una fase de red escasa cerca de un cruce crítico.
• Esta organización colectiva es clave para la dinámica adaptativa de la población.
• Los hallazgos proporcionan información sobre los mecanismos de adaptación multicelular.