A mathematical framework for evo-devo dynamics

Funding: This work was funded by an ERC Consolidator Grant to A. Gardner (grant no. 771387), by the School of Biology of the University of St Andrews, and by a John Templeton Foundation grant to K.N. Laland and T. Uller (grant ID 60501).Natural selection acts on phenotypes constructed over development, which raises the question of how development affects evolution. Classic evolutionary theory indicates that development affects evolution by modulating the genetic covariation upon which selection acts, thus affecting genetic constraints. However, whether genetic constraints are relative, thus diverting adaptation from the direction of steepest fitness ascent, or absolute, thus blocking adaptation in certain directions, remains uncertain. This limits understanding of long-term evolution of developmentally constructed phenotypes. Here we formulate a general, tractable mathematical framework that integrates age progression, explicit development (i.e., the construction of the phenotype across life subject to developmental constraints), and evolutionary dynamics, thus describing the evolutionary and developmental (evo-devo) dynamics. The framework yields simple equations that can be arranged in a layered structure that we call the evo-devo process, whereby five core elementary components generate all equations including those mechanistically describing genetic covariation and the evo-devo dynamics. The framework recovers evolutionary dynamic equations in gradient form and describes the evolution of genetic covariation from the evolution of genotype, phenotype, environment, and mutational covariation. This shows that genotypic and phenotypic evolution must be followed simultaneously to yield a dynamically sufficient description of long-term phenotypic evolution in gradient form, such that evolution described as the climbing of a fitness landscape occurs in “geno-phenotype” space. Genetic constraints in geno-phenotype space are necessarily absolute because the phenotype is related to the genotype by development. Thus, the long-term evolutionary dynamics of developed phenotypes is strongly non-standard: (1) evolutionary equilibria are either absent or infinite in number and depend on genetic covariation and hence on development; (2) developmental constraints determine the admissible evolutionary path and hence which evolutionary equilibria are admissible; and (3) evolutionary outcomes occur at admissible evolutionary equilibria, which do not generally occur at fitness landscape peaks in geno-phenotype space, but at peaks in the admissible evolutionary path where “total genotypic selection” vanishes if exogenous plastic response vanishes and mutational variation exists in all directions of genotype space. Hence, selection and development jointly define the evolutionary outcomes if absolute mutational constraints and exogenous plastic response are absent, rather than the outcomes being defined only by selection. Moreover, our framework provides formulas for the sensitivities of a recurrence and an alternative method to dynamic optimization (i.e., dynamic programming or optimal control) to identify evolutionary outcomes in models with developmentally dynamic traits. These results show that development has major evolutionary effects.Publisher PDFPeer reviewe

Migración de retorno de Estados Unidos a los municipios metropolitanos del Estado de México 2000-2010

Análisis de las condiciones sociodemográficas de los migrantes retornados a México entre 2000 y 2010.La migración de mexicanos hacia otros países, principalmente a Estados Unidos de Norteamérica, es un fenómeno que ha sido estudiado desde diversos enfoques y metodologías. Uno de las dimensiones del sistema migratorio que mayor atención se ha dado desde 2008 a la fecha es el asociado a la migración de retorno, y llama la atención que los flujos de retorno se han modificado en su dinámica e intensidad, particularmente los que tienen como destino los conglomerados urbanos. Por ello, el presente estudio tiene como objeto analizar, a través de técnicas estadísticas descriptivas y de correlación de variables, las relaciones principales de la migración de retorno en los municipios metropolitanos vs los no metropolitanos del Estado de México con la intensidad migratoria, la marginación y la pobreza; así como describir las características sociodemográficas de quienes retornaron a la entidad diferenciados entre lo metropolitano y no metropolitano para con ello aportar elementos para la definición de estrategias de política públicaCentro de Investigación y Estudios Avanzados de la Población UAEMé

El cuidado en el marco de la migración infantil

Objective. To present some socio-demographic and political aspects of care and protection of children in migration from Mexico to the United States. The article is part of an investigation that includes the forced or voluntary return in this sector of the population. Methodology. The work is based on the critical perspective of population studies using the comparative and deductive methodology in the light of bibliographic, newspaper archives, and available statistical information. Results. a sociodemographic diagnosis of migration of Mexican children to the United States is made. The child care policy and the so-called children mobility humanitarian crisis in the international context are addressed and discussed. Conclusions. This complexity of international child migration, framed in economic globalization, in addition to the increasing numbers, leads to conclusions regarding the social and demographic dimension and the violation of human rights and the rights of children in contradiction with the instruments of international Law and with the anti-immigration policies that violate the guarantees of migrant children.Objetivo. Exponer algunos aspectos sociodemográficos y la política del cuidado y protección de la migración infantil de México a los Estado Unidos. El artículo hace parte de una investigación que incluye el retorno obligado o voluntario de este sector de la población. Metodología. El trabajo se fundamenta en la perspectiva crítica de los estudios de la población utilizando la metodología comparativa y deductiva a la luz de la información bibliográfica, hemerográfica y estadística disponible. Resultados. Se realiza un diagnóstico sociodemográfico de la migración de niños mexicanos a Estados Unidos; se aborda y discute la política del cuidado y la denominada crisis humanitaria de la movilidad infantil en el contexto internacional. Conclusiones. Esta complejidad de la migración infantil internacional, enmarcada en la globalización económica, además de las crecientes cifras, conduce a conclusiones que atañen a la dimensión social y demográfica y a la violación a los derechos humanos y los derechos de los niños en contradicción con los instrumentos del derecho internacional y con las políticas antimigratorias que violan las garantías de los menores migrantes

Work and family in the XXI century

The recognition that the insertion employment of people is strongly influenced by the characteristics of the familiar unit, of which they form part, reinforces the interest of this study to achieve an analysis of the family job in small establishments as way to advance the discussion of the special features of the link work - family in specific areas of the labour activity. Based on the existence of a relationship between the work and family environment, the document proposed to deepen in the various ways in which the job participation occurs in the family members in the small Mexican establishments, seeking to know the participation characteristics and analyse the relationship between the familiar unit and economic unit

Migración Internacional: Voces del Sur

Este libro busca proyectar la preocupación sobre la migración internacional en América Latina y levantar la voz desde el sur contra la edificación de muros tangibles e intangibles que los países desarrollados han construido en años recientes en relación con los procesos migratorios a nivel internacional. Existe un consenso entre instituciones académicas y gubernamentales sobre la masificación de la migración internacional entre los países de todo el continente americano a partir de la década de 1990, esta ha alcanzado magnitudes y modalidades que implican importantes transiciones en su dinámica y composición a principios de este siglo. Para hablar de la migración internacional en el contexto actual es indispensable reconocer que la migración es parte del engranaje del sistema neoliberal y que su lectura requiere considerar sus múltiples dimensiones y formas, por lo cual es importante abordar su estudio desde diferentes perspectivas que den cabida a la crítica y al consenso de la metodología para su estudio. Esta postura crítica frente al fenómeno migratorio hará posible identificar las asimetrías del desarrollo y la migración internacional en el contexto de la globalización y la crisis económica, a partir de tópicos como las remesas, las políticas migratorias, los tratados comerciales vinculados con la migración, el mercado de trabajo y el capital humano, el voto desde el extranjero y los derechos humanos, entre otros. Otros temas vinculados con los procesos migratorios que es preciso reconocer al darle voz a los actores desde el sur son la migración y las fronteras nacionales, el Estado nación, el grupo étnico, la ciudad portal, la teoría de la localidad, las ciudades globales, la polarización y los factores históricos que atraen la migración

Desarrollo cualitativo de los conceptos básicos de la mecánica de fluidos: una aproximación al principio de Bernoulli

Este trabajo propone y desarrolla exitosamente una secuencia didáctica para la enseñanza del concepto de presión a estudiantes de grado décimo que utiliza el principio de Bernoulli como oportunidad de ilustrar el efecto de la presión en fenómenos sencillos. La secuencia consta de cinco unidades didácticas: todo está hecho de átomos, presión en sólidos, presión en gases (incluyendo gases ideales), presión en líquidos y el principio de Bernoulli, que se desarrollan con videos, experimentos demostrativos en aprendizaje activo, modelos mecánicos y secciones de clase magistral. La secuencia se implementó con 33 estudiantes del grupo 1003 del Colegio La Aurora I.E.D. de la localidad quinta de Usme, en un diseño pre-experimental con pre-test y post-test, utilizando un test de 16 preguntas diseñado para tal fin y complementado con el análisis cualitativo de las actividades de cierre de cada unidad. Los resultados muestran que los estudiantes comprenden correctamente los principios cualitativos de la presión, tanto en sólidos como en fluidos, y mejoran significativamente sus puntajes, pero tienen grandes dificultades en el reemplazo numérico directo y el manejo de ecuaciones. La secuencia constituye un aporte valioso a la enseñanza de este concepto, que suele omitirse del programa de grado décimo, pero que es parte integral de la formación y base de muchos fenómenos de la vida diaria.Abstract. This work introduces and develops with success a didactic sequence to teach the physical concept of pressure in high school by using Bernoulli’s principle as an opportunity to illustrate the effect of pressure on simple phenomena. The sequence consists of five units, namely: everything is done by atoms, pressure in solids, pressure in gases, pressure in liquids and Bernoulli’s principle, which are developed with videos, demonstrative experiments in active learning, mechanical models and regular lectures. It was implemented with 33 10th graders of the La Aurora High School in Usme (Bogota, Colombia), in a pre-experimental design with pre- and posttest, with a test of 16 questions, specially designed for this purpose. Results show that the students correctly understand the qualitative concept of pressure, both in solids and fluids, and there is a significative improvement of the test’s scores, but they have big difficulties to replace numerical values and hand 1st order equations. The sequence constitutes a valuable contribution to the teaching of pressure, a concept that is usually omitted from the curriculum of 10th degree but is relevant for many daily phenomena.Maestrí

Análisis teórico de métodos y procesos en construcción de micropilotes inyectados para fundaciones

La importancia de realizar un análisis de los métodos, procesos en construcción y propiedades de un micropilote como fundación en edificaciones, se crea a partir de observar los métodos poco técnicos que vienen siendo empleados en Colombia y principalmente en Bogotá, para la realización de este sistema de cimentación, en áreas de difícil acceso para la maquinaria, se opta por cambiar la construcción de pilotes tradicionales por los anteriormente mencionados, el objetivo principal de esta investigación es analizar el comportamiento, la estructura y los materiales utilizados en la construcción de micropilotes inyectados para luego realizar un seguimiento a este tipo de procesos constructivos en campo, y con esto poder determinar la viabilidad de construir micropilotes con los debidos procesos para poder remplazar los tradicionales, y por medio de un seguimiento que se realizó a una construcción en Bogota la cual permitió tomar las respectivas pruebas a los materiales y así llevarlas a un laboratorio certificado para luego compararlas

Contextual factors of return migration to the municipalities of the metropolitan areas of the State of Mexico 2010-2015

Se estudia la migración de retorno al Estado de México proveniente de Estados Unidos en el periodo 2010 y 2015.Este texto tiene como objetivo mostrar la orientación de la migración de retorno al Estado de México, principalmente desde Estados Unidos entre 2010 y 2015. Con esto se busca probar que la intensidad migratoria juega un papel fundamental en la orientación de la migración de retorno hacia municipios metropolitanos, y no hacia municipios rurales que también son determinados por el nivel de pobreza y la marginación. Para sostener nuestro argumento se usaron datos del índice de marginación municipal del CONAPO de 2010-2015, la información sobre la pobreza estimado por el CONEVAL también a nivel municipal y el Índice de Marginación (2010-2015) estimado por el CONAPO, a la vez que apoyamos estos resultados con el modelo de correspondencia múltiple para probar el agrupamiento de la migración de retorno a nivel municipal.UAEMé

Inference of ecological and social drivers of human brain-size evolution

MGF was funded by a Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowship (No 701464) and AG was funded by a NERC Independent Research Fellowship (NE/K009524/1).The human brain is unusually large. It has tripled in size from Australopithecines to modern humans1 and has become almost six times larger than expected for a placental mammal of human size2. Brains incur high metabolic costs3 and accordingly a long-standing question is why the large human brain has evolved4. The leading hypotheses propose benefits of improved cognition for overcoming ecological5,6,7, social8,9,10 or cultural11,12,13,14 challenges. However, these hypotheses are typically assessed using correlative analyses, and establishing causes for brain-size evolution remains difficult15,16. Here we introduce a metabolic approach that enables causal assessment of social hypotheses for brain-size evolution. Our approach yields quantitative predictions for brain and body size from formalized social hypotheses given empirical estimates of the metabolic costs of the brain. Our model predicts the evolution of adult Homo sapiens-sized brains and bodies when individuals face a combination of 60% ecological, 30% cooperative and 10% between-group competitive challenges, and suggests that between-individual competition has been unimportant for driving human brain-size evolution. Moreover, our model indicates that brain expansion in Homo was driven by ecological rather than social challenges, and was perhaps strongly promoted by culture. Our metabolic approach thus enables causal assessments that refine, refute and unify hypotheses of brain-size evolution.PostprintPeer reviewe