Resumen - Control local de retroalimentación imperfecta en sistemas biofísicos no equilibrados habilitado por restricciones termodinámicas

Control local de retroalimentación imperfecta en sistemas biofísicos no equilibrados habilitado por restricciones termodinámicas

2025-07-09 21:41:36

{"Carlos Floyd","Aaron R. Dinner","Suriyanarayanan Vaikuntanathan"}

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Este trabajo de investigación investiga cómo los sistemas biológicos mantienen un control robusto utilizando información local imperfecta, centrándose en los sistemas biofísicos no equilibrados. Los autores derivan una restricción termodinámica sobre la respuesta de estos sistemas a los cambios en las fuerzas impulsoras, mostrando que esta restricción permite reglas de retroalimentación lineales, locales y fácilmente implementables para el seguimiento ambiental y la adaptación sin considerar la topología de la red. El documento establece esta restricción utilizando una prueba teórica de gráficos en el contexto de los procesos de saltos de Markov, un marco de modelado común para procesos biofísicos. Los autores demuestran que la estabilidad local de las dinámicas de retroalimentación implica la estabilidad global para sistemas con uno o dos reguladores químicos, independientemente de la topología de la red. Para sistemas de dimensiones superiores, la estabilidad global no está garantizada, pero el volumen de atracción sigue siendo significativamente mayor de lo esperado únicamente a partir de la aproximación lineal. Las conclusiones sugieren que los sistemas biológicos y sintéticos pueden responder efectivamente a los cambios ambientales con un mínimo de retroalimentación y sin ajuste preciso de parámetros. Los investigadores también exploran cómo cambian las garantías de estabilidad a medida que aumenta el número de reguladores químicos, lo que podría facilitar el diseño de sistemas de retroalimentación bioquímica sintéticos de próxima generación.