From simple to complex multicellularity : on the preconditions, design spaces and the evolution of neural agents

Abstract

Les grans transicions evolutives han transformat profundament la manera com la informació s'organitza i es transmet, a vegades en la forma d'un nou nivell jeràrquic que conté entitats que prèviament es comportaven com unitats individuals. Un cas particular important involucra l'emergència de la multicel·lularitat, sobre la qual en la última dècada s'han fet grans avenços tant des d'una perspectiva teòrica com experimental. Tot i així, fins avui hi ha hagut pocs avenços en la integració de les diferents aproximacions. En aquesta tesi, dos exemples d'esforç integratiu es presenten en termes d'anàlisi de morfoespais de l'univers de possibilitats que comporta la multicel·lularitat. Un dels morfoespais està basat en dimensions que tenen en compte la biologia del desenvolupament, la física i la cognició, mentre l'altre està basat en una aproximació evodevo enriquida amb una dimensió ecològica. Entre el ric repertori de casos d'estudi que poden incloure aquests espais, també es presenten dues rutes poc explorades: (a) les precondicions associades a la formació de proto-organismes i (b) els trade-offs associats a agents cognitius simples que duen a terme tasques de processament d'informació. Aquestes dues aproximacions il·lustren com els models teòrics poden aportar una sèrie de regles generals per entendre els orígens de la complexitat multicel·lular.

The major evolutionary transitions deeply transformed the way information is organized and transmitted, sometimes in the form of a new hierarchical level containing lower, previously individual entities. A specially important case study involves the emergence of multicellularity and in the last decade major advances have been taking place both theoretically and experimentally. However, little integration of the different approaches has been achieved. Here two instances of such integrative effort are presented in terms of a morphospace analysis of the universe of multicellularity. One based on the developmental-physical-cognitive dimensions and the second grounded in a evodevo approach enriched with the ecological dimension. Within the rich repertoire of case studies included in these spaces, two rather unexplored avenues are also presented: (a) the preconditions associated to proto-organism formation and (b) the trade-offs associated to evolved, simple cognitive agents performing information-processing tasks. Both illustrate how theoretical models can provide guidelines to understand the origins of multicellular complexity.