Un modelo de computación evolutiva para el estudio de la evolución dentro del hospedador
Autores: Gómez-Mompeán, Antonio; Lahoz-Beltra, Rafael
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Un modelo de computación evolutiva para el estudio de la evolución dentro del hospedador
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Evolución
Dinámica dentro del huésped
EDOs
Virus
Sistema inmune
Algoritmo genético
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La evolución de un individuo dentro de otro individuo se conoce como dinámica dentro del huésped (WHD). La técnica de modelado más común para estudiar WHD implica ecuaciones diferenciales ordinarias (ODEs). En el campo de la biología, los modelos de este tipo asumen, por ejemplo, que tanto el número de virus como el número de células de ratón susceptibles a ser infectadas cambian de acuerdo con su interacción como se establece en el modelo de ODE. Sin embargo, los virus pueden sufrir mutaciones y, en consecuencia, evolucionar dentro del ratón, mientras que el ratón, a su vez, muestra mecanismos evolutivos a través de su sistema inmunitario (por ejemplo, selección clonal), defendiéndose contra el virus invasor. En este trabajo, como principal novedad, proponemos un modelo evolutivo de WHD que simula la coexistencia de un invasor evolutivo dentro de un huésped. Además, en lugar de usar ODEs, desarrollamos una metodología alternativa que consiste en la hibridación de un algoritmo genético con un sistema inmunitario artificial. Aparte del modelo, el interés en biología y su posible uso clínico, el modelo WHD propuesto puede ser útil en aquellos casos en los que el invasor exhibe cambios evolutivos, por ejemplo, en el diseño de software antivirus, algoritmos de detección de intrusiones en los sistemas informáticos de una corporación, etc. El modelo simula con éxito dos paradigmas de detección de intrusos (es decir, detección humoral, detección de peligros) en los que el intruso representa un invasor o huésped en evolución (por ejemplo, virus, programa informático) que infecta a un huésped (por ejemplo, ratón, memoria de computadora). Los resultados obtenidos abren la posibilidad de simular entornos en los que dos entidades (huésped versus huésped) compiten evolutivamente entre sí al ocupar el mismo espacio (por ejemplo, células de órganos, memoria de computadora, red).
Descripción
La evolución de un individuo dentro de otro individuo se conoce como dinámica dentro del huésped (WHD). La técnica de modelado más común para estudiar WHD implica ecuaciones diferenciales ordinarias (ODEs). En el campo de la biología, los modelos de este tipo asumen, por ejemplo, que tanto el número de virus como el número de células de ratón susceptibles a ser infectadas cambian de acuerdo con su interacción como se establece en el modelo de ODE. Sin embargo, los virus pueden sufrir mutaciones y, en consecuencia, evolucionar dentro del ratón, mientras que el ratón, a su vez, muestra mecanismos evolutivos a través de su sistema inmunitario (por ejemplo, selección clonal), defendiéndose contra el virus invasor. En este trabajo, como principal novedad, proponemos un modelo evolutivo de WHD que simula la coexistencia de un invasor evolutivo dentro de un huésped. Además, en lugar de usar ODEs, desarrollamos una metodología alternativa que consiste en la hibridación de un algoritmo genético con un sistema inmunitario artificial. Aparte del modelo, el interés en biología y su posible uso clínico, el modelo WHD propuesto puede ser útil en aquellos casos en los que el invasor exhibe cambios evolutivos, por ejemplo, en el diseño de software antivirus, algoritmos de detección de intrusiones en los sistemas informáticos de una corporación, etc. El modelo simula con éxito dos paradigmas de detección de intrusos (es decir, detección humoral, detección de peligros) en los que el intruso representa un invasor o huésped en evolución (por ejemplo, virus, programa informático) que infecta a un huésped (por ejemplo, ratón, memoria de computadora). Los resultados obtenidos abren la posibilidad de simular entornos en los que dos entidades (huésped versus huésped) compiten evolutivamente entre sí al ocupar el mismo espacio (por ejemplo, células de órganos, memoria de computadora, red).