Red experimental (derecha) y cuatro de los módulos con distintas condiciones de vida. / Andrew Gonzalez, Luis J. Gilarranz et al./CSIC

Muchos sistemas, desde mercados financieros hasta rutas de transporte, pueden representarse en forma de una red de interconexiones. Pero todos ellos son vulnerables ante posibles perturbaciones y sus efectos.

Ahora, un estudio internacional publicado en Science  y liderado por científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha constatado, a través de la experimentación con una especie de colémbolo (Folsomia candida), una teoría que sostiene que la modularidad disminuye los efectos de las alteraciones.

La llamada ‘teoría de redes’ asegura que una red es más estable si se estructura en módulos formados por diversos nodos muy conectados entre ellos, pero con escasas conexiones con los nodos de otros módulos.

En un laberinto o red modular experimental creada por los investigadores, que conectaba fragmentos de hábitat en los que vivía y se dispersaba el insecto, la prueba consistió en introducir una perturbación consistente en la eliminación de todos los individuos en un nodo.

“La investigación ha determinado cómo la organización de la red en una estructura modular sirve de cortafuegos, disminuyendo notablemente los efectos de la perturbación en módulos distintos a aquel en donde la perturbación dio comienzo”, explica Gustavo Liñán, investigador del Instituto de Microelectrónica de Sevilla (centro mixto del CSIC-Universidad de Sevilla) y coautor del trabajo.

“Hasta este momento la predicción teórica no había sido demostrada experimentalmente. Es ahora cuando una colaboración entre investigadores ha conseguido confirmarla y dar pasos más allá”, señala otro de los autores, Luis Gilarranz, investigador de la Universidad de Zurich.

La gran vulnerabilidad de los sistemas consiste, principalmente, en que las conexiones beneficiosas entre sus componentes también favorecen la propagación de las alteraciones. Sin embargo, las estructuras modulares tienen la capacidad de contener dicho desorden en cualquiera de los módulos.

Aplicaciones en biodiversidad y economía

El equipo asegura que las estructuras moleculares podrían aplicarse en el diseño de redes de áreas protegidas o para frenar la expansión de plagas o epidemias, por ejemplo.

“La modularidad del sistema puede ser gestionada para reducir los efectos dominó de las perturbaciones que pudieran dar lugar a extinciones y amenazar la biodiversidad”, señala Liñán.

Además, los beneficios de la modularidad ante las perturbaciones podrían extenderse a otros campos en los que las redes son buenas descriptoras de la estructura y funcionamiento del sistema, como la economía, donde una buena gestión de la modularidad puede ayudar a reducir los riesgos en este ámbito.

Referencia bibliográfica:

L.J. Gilarranz et al. «Effects of network modularity on the spread of perturbation impact in experimental metapopulations». Science, 13 de julio de 2017. Doi: 10.1126/science.aal4122