“Motifs”: los ladrillos de una red compleja

Hace unos 10 años, el laboratorio de Uri Alon introdujo el concepto de “network motifs” (Nature Genetics 31, 2002): patrones de interacción recurrentes en una red compleja que aparecen en un número significativamente más alto que el esperado en una red aleatoria equivalente (aquella con igual número de nodos y enlaces distribuidos éstos de forma aleatoria). Por ejemplo, imaginemos una red dirigida, aquella con interacciones asimétricas como las que tienen lugar entre las distintas especies de un ecosistema, donde X -> Y representa que X (depredador) se alimenta de Y (presa).

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Si consideramos todas las posibles formas de conectar 3 nodos en una red dirigida, nos encontramos con las siguientes 13 combinaciones:

Las 13 posibles formas de conectar 3 nodos en una red dirigida

Los “motifs” representarían los ladrillos que se van seleccionando durante el crecimiento de la red para realizar una determinada función. Así, en redes  tróficas, la combinación número 2 (X->Y->Z, permite que haya un flujo de energía de abajo a arriba en la cadena alimentaria) es mucho más frecuente que cualquier otro patrón de interacción de 3 nodos, mientras que en las redes de regulación genética o redes neuronales es el número 5 (“feed-forward loop“) el motivo más abundante (un circuito que sólo procesaría señales de entrada procendentes del entorno que sean persistentes en el tiempo).

Detectar y entender estos circuitos elementales que componen una red compleja puede ayudar a comprender el funcionamiento global de la red y establecer clases de equivalencia de redes.

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