Seminario: Validación cuantitativa de 'leyes universales' en biología

Cuando los físicos describimos sistemas biológicos, es usual que usemos leyes basadas en principios universales como las simetrías o conservaciones y con modelos simples como ecuaciones diferenciales sin memoria (markovianas) o distribuciones gaussianas, por ejemplo. Es relevante preguntarse si estas descripciones son válidas cuantitativamente o si solo dan una descripción cualitativa, genérica, de los sistemas estudiados. Para abordar esta pregunta, en esta charla presentaré primero el estudio que hicimos sobre la quimiotaxis en bacterias como la E.coli, donde el modelo aceptado consiste en que las bacterias nadan en tramos rectos seguimos por reorientaciones bruscas, donde los largos de los nados dependen de si la bacteria va o no en la dirección de la comida. Analizando estadísticamente una serie de experimentos mostramos que la descripción usual de largos de nado distribuidos de manera poissoniana (sin memoria) no es válido y es necesario incluir grandes fluctuaciones y memoria. Usando técnicas tomadas de la teoría cinética de gases pudimos describir matemáticamente nuestras observaciones y predecir la respuesta espacio-temporal de la quimiotaxis, donde proyectamos nuevos experimentos que permitirían validar, o no, este modelo. Si el tiempo lo permite, presentaré otros trabajos, en desarrollo, donde también buscamos validar modelos a derivadas parciales para el crecimiento de aglomerados de bacterias en paredes sólidas, modelos con funcionales geométricos de energía para tejidos epiteliales o modelos basados en geometría diferencial para la deformación de tejidos en el desarrollo embrionario.
 

Prof. Rodrigo Soto
Departamento de Física
Universidad de Chile