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De las se­cuen­cias de nu­cleó­ti­dos a la bio­lo­gía de sis­te­mas
 
Fox Keller, Evelyn
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Ac­tual­men­te, es­ta­mos pre­sen­cian­do cam­bios pro­fun­dos en la di­rec­ción de la in­ves­ti­ga­ción cien­tí­fi­ca —es­pe­cial­men­te en bio­lo­gía—, que trans­for­man nues­tras pre­gun­tas, com­pren­sión y ex­pec­ta­ti­vas. Co­mo his­to­ria­dor del pre­sen­te uno en­fren­ta to­da cla­se de pro­ble­mas, pe­ro qui­zá el más se­rio, es­pe­cial­men­te en tiem­pos tan agi­ta­dos, es que la his­to­ria pue­de ir mu­cho más rá­pi­do de lo que un aca­dé­mi­co —al me­nos uno co­mo yo— pue­de des­cri­bir­la.

Ha­ce dos años y me­dio pu­bli­qué un li­bro lla­ma­do El si­glo del gen. Era un in­ten­to por “ma­pear” una tra­yec­to­ria del con­cep­to des­de la épo­ca del re­des­cu­bri­mien­to de las le­yes de Men­del, en 1900, has­ta la se­cuen­cia­ción del ge­no­ma hu­ma­no cien años des­pués. Co­mo tal era tan­to una ce­le­bra­ción a la pro­duc­ti­vi­dad del con­cep­to a tra­vés del si­glo, co­mo un ar­gu­men­to al­go apa­sio­na­do so­bre la ne­cesi­dad de con­ti­nuar en lo que he lla­ma­do el si­glo más allá del gen. Es­tu­ve de acuer­do con Wi­lliam Gel­bart, un bió­lo­go mo­le­cu­lar de la uni­ver­si­dad de Har­vard, que es­cri­bió: “a di­fe­ren­cia de los cro­mo­so­mas, los ge­nes no son ob­je­tos fí­si­cos, si­no con­cep­tos que han ad­qui­ri­do un gran ba­ga­je his­tó­ri­co du­ran­te las úl­ti­mas dé­ca­das”, y “he­mos lle­ga­do al pun­to don­de el uso del tér­mi­no gen […] pue­de de he­cho ser una li­mi­tan­te a nues­tro en­ten­di­mien­to”. Al­gu­nos co­le­gas su­yos con­si­de­ra­ron mi li­bro co­mo “an­ti-ge­né­ti­co”, lo que fue un error. Mi pun­to era que si el si­glo xx se con­si­de­ra­ba el si­glo del gen, el XXI, con to­da pro­ba­bi­li­dad, se­ría el si­glo de la ge­né­ti­ca o de los sis­te­mas ge­né­ti­cos. La di­fe­ren­cia es im­por­tan­te: la ge­né­ti­ca es el es­tu­dio del pro­ce­sa­mien­to del áci­do de­so­xi­rri­bo­nu­clei­co (dna) en la cons­truc­ción de un fe­no­ti­po; mien­tras que los ge­nes son las en­ti­da­des que his­tó­ri­ca­men­te se asu­men co­mo las par­tí­cu­las de la he­ren­cia. La pri­me­ra se re­fie­re a las in­te­rac­cio­nes bio­quí­mi­cas de­trás de la cons­truc­ción de los or­ga­nis­mos; los ge­nes, a un es­que­ma con­cep­tual hi­po­té­ti­co, cu­yo prin­ci­pal ba­ga­je his­tó­ri­co da­ta de su vi­sión co­mo uni­da­des bá­si­cas —áto­mos— de la vi­da.

Pe­ro, ¿qué es un gen? El he­cho es que los bió­lo­gos mo­le­cu­la­res em­plean un gran nú­me­ro de de­fi­ni­cio­nes y que re­quie­ren to­da esa va­rie­dad. En una son seg­men­tos de dna que pa­san in­tac­tos de ge­ne­ra­ción en ge­ne­ra­ción. Pero, ¿cuá­les seg­men­tos?, ¿los que co­di­fi­can pa­ra pro­teí­nas?, ¿o de­ben ser in­clui­dos los que lo ha­cen pa­ra ca­de­nas de áci­do ri­bo­nu­clei­co (rna), que son cru­cia­les pa­ra la re­gu­la­ción, pe­ro nun­ca tra­du­ci­dos a pro­teí­nas?

En otra de­fi­ni­ción un gen es la se­cuen­cia que co­di­fi­ca pa­ra una pro­teí­na par­ti­cu­lar —se­cuen­cia que, pa­ra los or­ga­nis­mos su­pe­rio­res, exis­te só­lo co­mo un rna men­sa­je­ro (m-rna), des­pués de ha­ber si­do pro­ce­sa­do. Só­lo al se­pa­rar los seg­men­tos uni­dos del dna ori­gi­nal y des­pués del cor­te y unión de re­gio­nes co­di­fi­can­tes —spli­cing—, una mo­lécu­la pue­de co­rres­pon­der a la pro­teí­na que se cons­trui­rá, mo­lé­cu­la que pue­de de­cir­se exis­tía co­mo una en­ti­dad cro­mo­só­mi­ca só­lo en po­ten­cia. Aún más pro­ble­má­ti­cas son aque­llas pro­teí­nas cons­trui­das a par­tir de trans­cri­tos de m-rna y que han si­do es­pe­cí­fi­ca­men­te mo­di­fi­ca­das en cier­tos es­ta­dios de de­sa­rro­llo —por ejem­plo, de­bi­do a la in­ser­ción de va­rios nu­cleó­ti­dos. Pa­ra ellas no hay se­cuen­cia co­rres­pon­dien­te que pue­da en­con­trar­se en el dna, aun des­pués de la se­pa­ra­ción y el cor­te. Así, cuan­do pre­gun­ta­mos cuán­tos ge­nes com­po­nen el ge­no­ma hu­ma­no, la res­pues­ta va­ría de acuer­do con la de­fi­ni­ción em­plea­da, qui­zás has­ta en dos o tres ór­de­nes de mag­ni­tud. Da­das las di­fi­cul­ta­des pa­ra el con­teo de ge­nes, Sny­der y Gers­tein ha­cen una in­te­re­san­te pro­pues­ta: “fi­nal­men­te, po­dría ser me­jor de­fi­nir una lis­ta de par­tes mo­le­cu­la­res ba­sa­das en do­mi­nios de pro­teí­nas fun­cio­na­les […] más que en los ge­nes por sí so­los”.

Por otro la­do, al con­tra­rio de lo que ocu­rre con el gen, sa­be­mos lo que es el dna —po­de­mos de­le­trear su se­cuen­cia y ob­ser­var su no­ta­ble es­ta­bi­li­dad en el cur­so de va­rias ge­ne­ra­cio­nes. Pe­ro la lec­ción más im­por­tan­te que he­mos apren­di­do es que el sig­ni­fi­ca­do de cual­quier se­cuen­cia de dna es re­la­ti­vo, ya que pa­ra la com­pren­sión del de­sa­rro­llo o la en­fer­me­dad, lo que real­men­te cuen­ta son los pa­tro­nes de la ex­pre­sión ge­né­ti­ca, con­tro­la­dos por un com­ple­jo y vas­to apa­ra­to re­gu­la­dor que no pue­den pre­de­cir­se a par­tir del co­no­ci­mien­to de una so­la se­cuen­cia.

El si­glo del gen

La his­to­ria de la ge­né­ti­ca co­men­zó con gran­des ex­pec­ta­ti­vas acer­ca de los po­de­res ex­pli­ca­ti­vos que ten­dría una uni­dad par­ti­cu­lar y ma­te­rial de la he­ren­cia. La es­truc­tu­ra de és­ta era la que da­ría cuen­ta de la es­ta­bi­li­dad in­ter­ge­ne­ra­cio­nal, de có­mo los ca­rac­te­res in­di­vi­dua­les —o fe­no­ti­pos— se pro­du­cían y de có­mo la tra­yec­to­ria del de­sa­rro­llo in­di­vi­dual era guia­da con ar­tís­ti­ca ex­qui­si­tez y ha­bi­li­dad. Cla­ro, mu­cho de­pen­día de lo que es­ta en­ti­dad era y una por­ción sig­ni­fi­ca­ti­va del es­fuer­zo cien­tí­fi­co en la pri­me­ra mi­tad del si­glo fue de­di­ca­da a la bús­que­da de su na­tu­ra­le­za ma­te­rial, la cual cul­mi­nó con el anun­cio de Wat­son y Crick so­bre la es­truc­tu­ra del dna y, sor­pren­den­te­men­te, con los triun­fos de la tem­pra­na bio­lo­gía mo­le­cu­lar. To­dos los su­pues­tos con los que ini­ció el si­glo, que eran po­co me­nos que ig­no­ran­cia y es­pe­ran­za, pa­re­cían ha­ber­se rei­vin­di­can­do com­ple­ta­men­te. Pa­sa­do me­dio si­glo, to­das las du­das re­ma­nen­tes acer­ca de la rea­li­dad ma­te­rial del gen se ale­ja­ron. Ade­más, pa­re­cía que la fuen­te de es­ta­bi­li­dad in­ter­ge­ne­ra­cio­nal re­caía en la es­truc­tu­ra de ese ma­te­rial, ya que el pro­ce­so por el que la do­ble hé­li­ce se re­pli­ca­ba —con la sim­ple com­ple­men­ta­rie­dad de ba­ses— pa­re­cía su­fi­cien­te pa­ra ex­pli­car la asom­bro­sa fi­de­li­dad con que las ca­rac­te­rís­ti­cas se trans­mi­ten a tra­vés de mu­chas ge­ne­ra­cio­nes sin mo­di­fi­ca­ción. Qui­zá, aún más no­ta­ble­men­te, la se­cuen­cia de nu­cleó­ti­dos —ba­sa­da en una mo­da que era re­mi­nis­cen­cia de un pro­gra­ma de cóm­pu­to— pa­re­cía en­glo­bar no só­lo la in­for­ma­ción ge­né­ti­ca es­pe­ci­fi­can­do to­das las pro­teí­nas que una cé­lu­la —u or­ga­nis­mo— ne­ce­si­ta­ría, si­no tam­bién un pro­gra­ma —el ge­né­ti­co— que guia­ría el fu­tu­ro de­sa­rro­llo de to­do el or­ga­nis­mo. Con la iden­ti­fi­ca­ción del dna co­mo el ma­te­rial ge­né­ti­co, y una se­cuen­cia es­pe­cí­fi­ca de nu­cleó­ti­dos co­mo el gen, es­ta en­ti­dad lar­ga­men­te hi­po­te­ti­za­da es­ta­ba en ca­mi­no de con­ver­tir­se en el con­cep­to fun­da­cio­nal ca­paz de uni­fi­car toda la bio­lo­gía. Co­mo to­dos sa­be­mos, el pro­gre­so que si­guió a es­tos tem­pra­nos des­cu­bri­mien­tos fue es­pec­ta­cu­lar, y des­pués de los se­ten­tas y el des­cu­bri­mien­to del dna re­com­bi­nan­te se ha ace­le­ra­do el rit­mo con el que se acu­mu­la nue­va in­for­ma­ción y nue­vas téc­ni­cas.

Sin em­bar­go, el pro­gre­so de los re­cien­tes vein­ti­cin­co años, la era post­re­com­bi­nan­te, tie­ne por sí mis­mo una his­to­ria dis­tin­ta de aqué­lla de la pri­me­ra era, los pri­me­ros tiem­pos de glo­ria de la bio­lo­gía mo­le­cu­lar. En par­ti­cu­lar, los asom­bro­sos avan­ces en ge­né­ti­ca mo­le­cu­lar que han tra­ba­ja­do fir­me­men­te en dis­mi­nuir la con­fian­za que los pri­me­ros ar­qui­tec­tos de la ge­né­ti­ca ha­bían cons­trui­do, y que los ini­cios de la bio­lo­gía mo­le­cu­lar pa­re­cían tan dra­má­ti­ca­men­te rei­vin­di­car. Por lo tan­to, des­pués de un si­glo de ge­né­ti­ca, otra vez so­mos in­ca­pa­ces de de­fi­nir lo que es un gen o lo que ha­ce.

Es un mo­men­to ra­ro y ma­ra­vi­llo­so cuan­do el éxi­to nos en­se­ña a ser hu­mil­des, y és­te, creo yo, es pre­ci­sa­men­te el mo­men­to en que nos en­con­trá­ba­mos a fi­nes del si­glo xx. En efec­to, bien pue­de ser que de to­dos los be­ne­fi­cios que la ge­nó­mi­ca nos ha traí­do, la hu­mil­dad sea la que a lar­go pla­zo pue­da pro­bar su más gran­de con­tri­bu­ción.

Por ca­si cin­cuen­ta años, nos tran­qui­li­za­mos cre­yen­do que al des­cu­brir las ba­ses de la in­for­ma­ción ge­né­ti­ca, ha­bría­mos en­con­tra­do el se­cre­to de la vi­da; con­fiá­ba­mos que con de­co­di­fi­car el men­sa­je del dna, en­ten­de­ría­mos el pro­gra­ma que ha­ce a un or­ga­nis­mo ser lo que es, que en la se­cuen­cia de nu­cleó­ti­dos ha­lla­ría­mos la ex­pli­ca­ción de la vi­da. Y nos ma­ra­vi­lla­ba cuán sim­ple pa­re­cía ser esa ex­pli­ca­ción. Hoy nos sor­pren­de­mos no por la sim­pli­ci­dad de los se­cre­tos de la vi­da, si­no por su com­ple­ji­dad. Asom­bro­sa­men­te, la ge­nó­mi­ca es­truc­tu­ral nos ha da­do las he­rra­mien­tas que ne­ce­si­tá­ba­mos pa­ra con­fron­tar nues­tra pro­pia arro­gan­cia, he­rra­mien­tas que pue­den mos­trRNAos los lí­mi­tes de la vi­sión con que co­men­za­mos.

Así, la evi­den­cia acu­mu­la­da du­ran­te el úl­ti­mo cuar­to de si­glo nos mues­tra que, des­de el ini­cio, al gen se le ha pe­di­do so­por­tar una in­men­sa car­ga. Una so­la en­ti­dad fue to­ma­da co­mo el ga­ran­te de la es­ta­bi­li­dad in­ter­ge­ne­ra­cio­nal, el fac­tor res­pon­sa­ble de las ca­rac­te­rís­ti­cas in­di­vi­dua­les y, al mis­mo tiem­po, el agen­te res­pon­sa­ble de di­ri­gir el de­sa­rro­llo del or­ga­nis­mo. Nue­vas cla­ses de da­tos, reu­ni­dos du­ran­te las úl­ti­mas dé­ca­das, han re­fres­ca­do drás­ti­ca­men­te nues­tra com­pren­sión del pa­pel que de­sem­pe­ñan los ge­nes en los pro­ce­sos ce­lu­la­res y de los or­ga­nis­mos, y apa­ren­te­men­te el pe­so de la car­ga que se le asig­na ex­ce­de lo que, ra­zo­na­ble­men­te, pue­de es­pe­rar­se de una so­la en­ti­dad y, por lo tan­to, lo apro­pia­do es que sea dis­tri­bui­da en­tre los dis­tin­tos ac­to­res en el jue­go de la vi­da. Aun to­man­do car­gas por se­pa­ra­do, pa­re­cie­ra que la evo­lu­ción las ha dis­tri­bui­do en­tre una va­rie­dad de ju­ga­do­res.

Así, por ejem­plo, he­mos apren­di­do que la es­truc­tu­ra del dna no es ca­paz de ga­ran­ti­zar su pro­pia fi­de­li­dad de una ge­ne­ra­ción a otra, ne­ce­si­ta de la ayu­da de una com­ple­ja ma­qui­na­ria de edi­ción, co­rrec­ción y re­pa­ra­ción. La es­ta­bi­li­dad in­ter­ge­ne­ra­cio­nal es re­sul­ta­do de un com­ple­jo pro­ce­so di­ná­mi­co, y la ca­pa­ci­dad pa­ra tal pro­ce­so es en sí un lo­gro evo­lu­ti­vo com­ple­jo. Aún más sor­pre­si­va­men­te es­ta­mos co­men­zan­do a en­ten­der que ta­les me­ca­nis­mos no só­lo man­tie­nen fi­de­li­dad, si­no que de­sem­pe­ñan un pa­pel ac­ti­vo en es­ta­ble­cer sus lí­mi­tes, al dis­pa­rar otros me­ca­nis­mos que ac­ti­va­men­te ge­ne­ran va­ria­bi­li­dad ge­né­ti­ca ba­jo si­tua­cio­nes de es­trés.

Tam­bién te­ne­mos que re­vi­sar nues­tras no­cio­nes acer­ca de lo que un gen ha­ce. No só­lo se ha com­pli­ca­do enor­me­men­te nues­tra vi­sión de “un gen, una ca­rac­te­rís­ti­ca”, sino tam­bién la más re­cien­te de “un gen, una en­zi­ma”. Por mu­cho tiem­po se ha sa­bi­do que la ta­sa de sín­te­sis de pro­teí­nas re­quie­re re­gu­la­ción ce­lu­lar, pe­ro aho­ra re­sul­ta evi­den­te que la cla­se de pro­teí­nas que se sin­te­ti­za aún es pro­duc­to, en par­te, del ti­po y es­ta­do de la cé­lu­la en que el dna se en­cuen­tra. En or­ga­nis­mos su­pe­rio­res la se­cuen­cia de dna no se tra­du­ce au­to­má­ti­ca­men­te en una de ami­noá­ci­dos; no lo ha­ce por sí mis­ma, lo que es su­fi­cien­te pa­ra de­cir­nos qué pro­teí­nas se pro­du­ci­rán en de­ter­mi­na­da cé­lu­la o en qué eta­pa de de­sa­rro­llo. Es­ta fun­ción tam­bién está dis­tri­bui­da en­tre los mu­chos ac­to­res in­vo­lu­cra­dos en la re­gu­la­ción pos­trans­crip­cio­nal, tal co­mo su­ce­de con la fi­de­li­dad.

To­das las pro­teí­nas y las mo­lé­cu­las de rna que par­ti­ci­pan en tal re­gu­la­ción de or­den su­pe­rior ne­ce­si­tan ser sin­te­ti­za­das y, por ello, en cier­to sen­ti­do, de­ben es­tar co­di­fi­ca­das en el dna; in­du­da­ble­men­te, el es­tar aten­tos a esta ne­ce­si­dad pre­su­po­ne un pro­gra­ma ge­né­ti­co di­ri­gien­do los pro­ce­sos. Pe­ro es­to nos lle­va de re­greso al pro­ble­ma de quién fue pri­me­ro, el hue­vo o la ga­lli­na. Y ha­blan­do de ello, nues­tra ex­pe­rien­cia con la clo­na­ción nos ha mos­tra­do la crí­ti­ca ne­ce­si­dad de re­pro­gra­mar apro­pia­da­men­te el dna si de­sea­mos pro­du­cir un or­ga­nis­mo via­ble, lo que cla­ra­men­te nos ha­ce re­pen­sar nues­tros su­pues­tos so­bre un pro­gra­ma ins­cri­to en el dna.
Lo que ne­ce­si­ta­mos, y me pa­re­ce que ur­gen­te­men­te, es un con­cep­to más di­ná­mi­co de un pro­gra­ma dis­tri­bui­do, en don­de dna, rna y los com­po­nen­tes de las pro­teí­nas fun­cio­nen al­ter­na­ti­va­men­te co­mo ins­truc­cio­nes y co­mo datos.

Fi­nal­men­te, al­gu­nos des­cu­bri­mien­tos re­cien­tes, fue­ra de to­do el pa­ra­dig­ma ge­né­ti­co, nos re­gre­san a la preo­cu­pa­ción cen­tral de mu­chos em­brió­lo­gos de prin­ci­pios del si­glo xx. És­te no es un pro­ble­ma de es­ta­bi­li­dad ge­né­ti­ca, si­no de es­ta­bi­li­dad del de­sa­rro­llo; la ro­bus­tez cons­pi­cua de los pro­ce­sos de de­sa­rro­llo y su ca­pa­ci­dad pa­ra man­te­ner­se in­de­pen­dien­te­men­te de las vi­ci­si­tu­des am­bien­ta­les, ce­lu­la­res y aun ge­né­ti­cas.

¿Pue­de el len­gua­je de la ge­né­ti­ca ser re­vi­sa­do pa­ra en­fren­tar ta­les efec­tos o ne­ce­si­ta ser apo­ya­do con di­fe­ren­tes con­cep­tos y tér­mi­nos? Por ejem­plo, los in­ge­nie­ros han de­sa­rro­lla­do un pa­que­te de con­cep­tos pa­ra el di­se­ño de sis­te­mas, co­mo los ae­ro­pla­nos o las com­pu­ta­do­ras, en que la con­fian­za es el pri­mer y más im­por­tan­te cri­te­rio. Co­mo tal, su acer­ca­mien­to pue­de de­cir­se que es di­rec­ta­men­te com­ple­men­ta­rio al de la ge­né­ti­ca. El pro­pó­si­to de los in­ge­nie­ros es man­te­ner un se­gui­mien­to de los sis­te­mas; el de los ge­ne­tis­tas, tra­di­cio­nal­men­te, cri­ti­car esos se­gui­mien­tos en for­ma que pue­dan ob­ser­var­se fá­cil­men­te; es de­cir, en pri­me­ra ins­tan­cia es la apa­rien­cia de los efec­tos fe­no­tí­pi­cos ob­ser­va­bles de las mu­ta­cio­nes lo que ha lle­va­do, his­tó­ri­ca­men­te, a los ge­ne­tis­tas a la iden­ti­fi­ca­ción y ca­rac­te­ri­za­ción de los ge­nes. Por de­fi­ni­ción, tal en­fo­que no es vá­li­do pa­ra el es­tu­dio de la ro­bus­tez, y yo he su­ge­ri­do que los ge­ne­tis­tas po­drían to­mar pres­ta­dos al­gu­nos con­cep­tos y tér­mi­nos de­sa­rro­lla­dos en el es­tu­dio de la es­ta­bi­li­dad di­ná­mi­ca de la in­ge­nie­ría de sis­te­mas pa­ra agran­dar sus pro­pias he­rra­mien­tas con­cep­tua­les.

Del ge­no­ma a la bio­lo­gía de sis­te­mas

En el Pro­yec­to Ge­no­ma Hu­ma­no, don­de na­ció la idea de se­cuen­ciar­lo, un nue­vo pro­gra­ma se es­tá de­sa­rro­llan­do. Se le ha de­no­mi­na­do De­vol­ver los ge­no­mas al pro­gra­ma de la vi­da. “Des­de el es­ta­ble­ci­mien­to de las se­cuen­cias en­te­ras del ge­no­ma, la as­pi­ra­ción de la bio­lo­gía es cons­truir un nue­vo en­ten­di­mien­to, com­ple­to y pro­fun­do, de los com­ple­jos sis­te­mas vi­vos […] El ac­tual pa­ra­dig­ma en bio­lo­gía —des­cri­to co­mo del gen so­li­ta­rio, re­duc­cio­nis­ta o li­neal— pro­ba­ble­men­te no sea exi­to­so por sí mis­mo […] En lu­gar de ello, la in­ves­ti­ga­ción ten­de­rá a acer­car­se al en­fo­que de sis­te­mas […] El nue­vo pa­ra­dig­ma cre­ce a par­tir de los nue­vos avan­ces en la ins­tru­men­ta­ción pa­ra las bio­cien­cias, la me­jo­ra en la ra­pi­dez de cóm­pu­to y la ca­pa­ci­dad de mo­de­la­do, así co­mo del cre­cien­te in­te­rés de cien­tí­fi­cos de la fí­si­ca y la in­for­má­ti­ca en los pro­ble­mas bio­ló­gi­cos y el re­co­no­ci­mien­to de que se ne­ce­si­tan nue­vos acer­ca­mien­tos pa­ra que la bio­lo­gía al­can­ce su ob­je­ti­vo com­ple­to, el de me­jo­rar el bie­nes­tar hu­ma­no”.

Aho­ra, es­te pro­gra­ma no só­lo es­tá bus­can­do jun­tar to­do otra vez, si­no tam­bién dar­le vi­da. Co­mo ellos mis­mos es­cri­ben, “co­no­cer las fun­cio­nes de to­dos los ge­nes en el ge­no­ma, por sí mis­mo no lle­va­rá a en­ten­der los pro­ce­sos de los or­ga­nis­mos vi­vos”. En al­gu­na par­te, a lo lar­go del ca­mi­no, se ha en­ten­di­do que el ge­no­ma, de he­cho, no está vi­vo, que esa vi­ta­li­dad, tal co­mo ha­ce tiem­po nos re­cor­dó Li­nus Pau­ling, no re­si­de en las mo­lé­cu­las, si­no en las re­la­cio­nes en­tre ellas; así, los ar­tí­fi­ces del nue­vo pro­gra­ma es­cri­ben, “ne­ce­si­ta­mos en­ten­der lo que las par­tes ha­cen en su re­la­ción unas con otras”. En po­cas pa­la­bras, lo que ne­ce­si­ta­mos es una bio­lo­gía de sis­te­mas.
Ha­ce dos me­ses, en un to­no si­mi­lar, el Mas­sa­chus­sets Ins­ti­tu­te of Tech­no­logy (mit) tu­vo su con­fe­ren­cia anual so­bre la nue­va Ini­cia­ti­va en Sis­te­mas Bio­ló­gi­cos y Com­pu­ta­cio­na­les. Su mi­sión: es­ta­ble­cer los fun­da­men­tos pa­ra tra­tar las en­ti­da­des bio­ló­gi­cas co­mo sis­te­mas vi­vien­tes com­ple­jos y no co­mo una amal­ga­ma de mo­lé­cu­las in­di­vi­dua­les. En el dis­cur­so inau­gu­ral, el pre­si­den­te Char­les M. Vest di­jo, “has­ta aho­ra los bió­lo­gos han apren­di­do más y más so­bre la de­ta­lla­da es­truc­tu­ra y las fun­cio­nes de los com­po­nen­tes mo­le­cu­la­res de la vi­da, pe­ro no he­mos en­ten­di­do aún có­mo los com­po­nen­tes in­di­vi­dua­les es­tán en­tre­la­za­dos pa­ra con­tro­lar la fi­sio­lo­gía. Aho­ra es­ta­mos en una po­si­ción en que em­pe­za­mos la bús­que­da pa­ra en­ten­der nues­tras má­qui­nas mo­le­cu­la­res y cir­cui­tos ce­lu­la­res, có­mo las par­tes se co­nec­tan y có­mo ope­ran. En una ter­ce­ra trans­for­ma­ción re­vo­lu­cio­na­ria, la bio­lo­gía se con­ver­ti­rá en una cien­cia de sis­te­mas”.

Hay una am­plia sen­sa­ción de que la fa­se re­duc­cio­nis­ta de la in­ves­ti­ga­ción ge­né­ti­ca ha ter­mi­na­do. Ste­ven Bren­ner ha­bla a nom­bre de mu­chos cuan­do di­ce que “se­cuen­ciar el ge­no­ma hu­ma­no re­pre­sen­ta una cul­mi­na­ción, de for­mas […] de re­duc­cio­nis­mo quí­mi­co, y aho­ra ne­ce­si­ta­mos mo­ver­nos y con­ti­nuar”. Pe­ro tam­bién, al com­ple­tar­se la pri­me­ra fa­se del pro­yec­to, hay cier­to gra­do de de­cep­ción. El ge­no­ma hu­ma­no ha si­do se­cuen­cia­do, pe­ro nos ha fa­lla­do en ex­pli­car quié­nes so­mos. Co­mo el nue­vo pro­gra­ma lo des­cri­be, “aho­ra te­ne­mos las lis­tas de par­tes para es­tos or­ga­nis­mos, y po­de­mos ver que co­no­cer las par­tes, e in­clu­so sus fun­cio­nes, no es su­fi­cien­te”. Pe­ro el pro­yec­to del ge­no­ma hu­ma­no y la ge­né­ti­ca mo­le­cu­lar nos han dado más que una lis­ta de par­tes du­ran­te las úl­ti­mas dé­ca­das; qui­zá más im­por­tan­tes han si­do las nue­vas he­rra­mien­tas pa­ra ir más allá de las par­tes in­di­vi­dua­les, al­gu­nas de las cua­les per­mi­ten pro­bar la com­ple­ji­dad de la di­ná­mi­ca ce­lu­lar. La pri­me­ra con­se­cuen­cia de es­tos avan­ces tec­no­ló­gi­cos fue un enor­me cau­dal de da­tos. Syd­ney Bren­ner lo plan­teó ha­ce al­gu­nos años, “pa­re­ce no ha­ber lí­mi­te en la can­ti­dad de in­for­ma­ción que po­de­mos acu­mu­lar y, hoy, al fin del mi­le­nio, en­fren­ta­mos el re­to de sa­ber qué va­mos a ha­cer con to­da esa in­for­ma­ción”.

Pe­ro hay otro efec­to, en­tre más sa­be­mos acer­ca de có­mo tra­ba­jan las par­tes jun­tas, de la ex­traor­di­na­ria com­ple­ji­dad y ver­sa­ti­li­dad de la re­gu­la­ción ge­né­ti­ca, y de la va­rie­dad de me­ca­nis­mos epi­ge­né­ti­cos de la he­ren­cia, más con­fu­sa nos pa­re­ce la si­tua­ción, y más ur­gen­te es la ne­ce­si­dad de en­con­trar nue­vas he­rra­mien­tas de aná­li­sis y nue­vas for­mas de ex­pre­sRNAos al res­pec­to.

Bren­ner ar­gu­men­ta que “la ta­rea in­te­lec­tual pri­mor­dial es la de cons­truir un mar­co teó­ri­co apro­pia­do pa­ra la bio­lo­gía”. Yo aña­di­ría que un ob­je­ti­vo igual­men­te obli­ga­do es idear un mar­co lin­güís­ti­co más apro­pia­do, que nos lle­ve más allá de la for­ma­ción de un to­do con ba­se en las par­tes y co­men­zar a aco­mo­dar la cons­truc­ción his­tó­ri­ca de las par­tes y los to­dos, que es un te­ma cen­tral de la bio­lo­gía evo­lu­ti­va. Gra­cias a los ex­traor­di­na­rios de­sa­rro­llos téc­ni­cos que he­mos vis­to en años re­cien­tes, ha co­men­za­do a ser po­si­ble ex­plo­rar las in­te­rac­cio­nes di­ná­mi­cas que no só­lo unen par­tes en un to­do, si­no que igual­men­te re­ve­lan las for­mas en que esas in­te­rac­cio­nes cons­ti­tu­yen las par­tes en sí mis­mas. Por ello, los ge­ne­tis­tas es­tán en­con­tran­do nue­vas for­mas de pen­sar acer­ca de las fun­cio­nes bio­ló­gi­cas, bus­can­do las pis­tas pa­ra ca­da fun­ción par­ti­cu­lar, no tan­to en los ge­nes, ni en la es­truc­tu­ra de dna, si­no en las re­des de co­mu­ni­ca­ción de las cua­les el dna es una par­te.

Mien­tras to­dos es­tos es­fuer­zos si­guen su pro­ce­so, las se­cuen­cias de dna per­ma­ne­cen co­mo un re­cur­so ab­so­lu­ta­men­te crí­ti­co, tan­to pa­ra el in­ves­ti­ga­dor co­mo pa­ra la cé­lu­la; es­ta­mos co­men­zan­do a ver un cam­bio en la bús­que­da de la fun­ción bio­ló­gi­ca ha­cia los pro­ce­sos ce­lu­la­res de cre­ci­mien­to y adap­ta­ción, y a los cru­ces en­tre to­dos los ac­to­res de la or­ques­ta ce­lu­lar. Uno po­dría de­cir que la co­mu­ni­ca­ción se ha con­ver­ti­do en la nue­va pa­la­bra cla­ve con­for­me los cien­tí­fi­cos del re­duc­cio­nis­mo bio­ló­gi­co em­pie­zan a des­cu­brir los po­de­res de la so­cia­bi­lidad.

Por su­pues­to, pa­ra que es­te cam­bio se dé, los in­ves­ti­ga­do­res tam­bién ne­ce­si­tan te­ner con­fian­za en que hay una ru­ta al­ter­na­ti­va, y és­ta pro­vie­ne de los avan­ces téc­ni­cos en com­pu­ta­ción, es­pe­cial­men­te de la unión de he­rra­mien­tas com­pu­ta­cio­na­les con las téc­ni­cas de aná­li­sis mo­le­cu­lar —por ejem­plo, los chips ge­né­ti­cos—, así co­mo de la pro­xi­mi­dad con el aná­li­sis com­pu­ta­cio­nal que ha sur­gi­do en años re­cien­tes pa­ra ma­ne­jar gran­des can­ti­da­des de da­tos com­ple­jos.

En re­la­ción con qué sig­ni­fi­ca un sis­te­ma y qué es la bio­lo­gía de sis­te­mas, me pa­re­ce que aún es un asun­to por de­fi­nir. El tér­mi­no en sí mis­mo nos lle­va a Von Ber­ta­lanffy, a los años trein­tas, cuan­do es­cri­bió con una mo­des­tia po­co ca­rac­te­rís­ti­ca: “la no­ción de un sis­te­ma pue­de ser vis­ta en tér­mi­nos au­to­cons­cien­tes y ge­né­ri­cos pa­ra ex­pli­car la di­ná­mi­ca de re­la­ción de los com­po­nentes”.

Hoy, sin em­bar­go, los par­ti­da­rios de la bio­lo­gía de sis­te­mas tie­nen más ele­men­tos con qué tra­ba­jar y, de acuer­do con ello, son me­nos mo­des­tos. En el mit Vest es­bo­zó gran­des es­pe­ran­zas en su dis­cur­so. “Es­pe­ra­mos que la ha­bi­li­dad pa­ra en­ten­der me­jor y pre­de­cir las ac­cio­nes de los sis­te­mas bio­ló­gi­cos com­ple­jos lle­ve a nue­vos avan­ces en el di­se­ño de me­di­ca­men­tos, el diag­nós­ti­co de en­fer­me­da­des, com­pu­ta­do­ras bio­ló­gi­ca­men­te ins­pi­ra­das, sa­lud am­bien­tal y de­fen­sa na­cio­nal”. Otro ejem­plo es lo di­cho por Le­roy Hood, fun­da­dor del área de sistemas bio­ló­gi­cos y de cóm­pu­to en Seat­tle: “a di­fe­ren­cia de la bio­lo­gía tra­di­cio­nal que ha exa­mi­na­do pro­teí­nas y ge­nes ais­la­dos, la de sis­te­mas es­tu­dia si­mul­tá­nea­men­te la in­te­rac­ción com­ple­ja de mu­chos ni­ve­les de in­for­ma­ción bio­ló­gi­ca, dna ge­nó­mi­co, m-rna, pro­teí­nas, pro­teí­nas fun­cio­na­les, ru­tas y re­des in­for­ma­cio­na­les, pa­ra en­ten­der có­mo tra­ba­jan uni­das. Otra des­crip­ción de es­ta área sos­tie­ne que “la bio­lo­gía de sis­te­mas es un nue­vo cam­po que bus­ca en­ten­der los sis­te­mas bio­ló­gi­cos a ni­vel de sis­te­mas […] ese ni­vel esen­cial­men­te re­quie­re en­ten­der la es­truc­tu­ra del sis­te­ma, su com­por­ta­mien­to, su con­trol y di­se­ño”.

En otras pa­la­bras, co­mo se usa ac­tual­men­te, la bio­lo­gía de sis­te­mas es un con­cep­to muy plás­ti­co y mul­ti­fa­cé­ti­co, abar­ca una gran va­rie­dad de te­mas y es pro­me­te­dor en un am­plio es­pec­tro de re­sul­ta­dos. Es co­mo un can­to de las si­re­nas que es­cu­chan los cien­tí­fi­cos de dis­tin­tas dis­ci­pli­nas en don­de la bio­lo­gía ex­pe­ri­men­tal ha te­ni­do tra­dicio­nal­men­te po­co uso —co­mo la in­ge­nie­ría, las cien­cias com­pu­ta­cio­na­les, la fí­si­ca y las ma­te­má­ti­cas. Por lo tan­to, un po­co es una re­mi­nis­cen­cia de los seis per­so­na­jes de Pi­ran­de­llo en bus­ca de un au­tor. Po­de­mos es­tar se­gu­ros que las ha­bi­li­da­des de los cien­tí­fi­cos com­pu­ta­cio­na­les, ma­te­má­ti­cos y fí­si­cos no ha­bían si­do de­man­da­das en la bio­lo­gía co­mo aho­ra. Pe­ro hay al­go nue­vo en es­ta reen­cRNAa­ción de una bio­lo­gía ma­te­má­ti­ca o com­pu­ta­cio­nal. Qui­zá por pri­me­ra vez en la his­to­ria son los bió­lo­gos quie­nes es­tán es­ta­ble­cien­do los tér­mi­nos de es­ta pe­ti­ción; lo que pi­den es que se les ayu­de a in­te­grar y dar un sen­ti­do fun­cio­nal a los da­tos que han re­sul­ta­do en los úl­ti­mos tiem­pos en la ma­te­ria.

¿Una red teó­ri­ca apro­pia­da?

De dón­de pue­de pro­ve­nir y có­mo de­be­ría ser la red teó­ri­ca a la que se re­fie­re Syd­ney Bren­ner son in­te­rro­gan­tes que nos lle­van a la dis­ci­pli­na que his­tó­ri­ca­men­te ha si­do el ár­bi­tro en la teo­ría de las cien­cias na­tu­ra­les: la fí­si­ca. Pa­ra mu­chos cien­tí­fi­cos las pa­la­bras teo­ría y fí­si­ca son si­nó­ni­mo. Por lo tan­to, no es sor­pren­den­te que el pa­sa­do ve­ra­no, en las afue­ras de As­pen, Co­lo­ra­do, va­rias do­ce­nas de fí­si­cos teó­ri­cos con in­te­rés en bio­lo­gía se reu­nie­ran pa­ra ce­le­brar, y aquí to­mo una no­ta de la re­vis­ta Na­tu­re, “el cre­cien­te sen­ti­mien­to de que sus opi­nio­nes se­rían cru­cia­les pa­ra co­se­char los fru­tos de la era bio­ló­gi­ca post­ge­nó­mi­ca”. Y no só­lo en As­pen, si­no en to­do el país, y aún más en el mun­do, con­ti­nua­men­te los fí­si­cos y ma­te­má­ti­cos vol­tean ha­cia las cien­cias de la vi­da en bus­ca de nue­vos cam­pos pa­ra tra­ba­jar, en lo que un re­por­te­ro lla­mó la “bioen­vi­dia”. Al­gu­nos di­cen que los fí­si­cos es­tán bus­can­do for­mas pa­ra re­co­brar su glo­ria per­di­da, otros su­gie­ren un ob­je­ti­vo más prag­má­ti­co, que es en la bio­lo­gía don­de es­tá aho­ra el di­ne­ro o la ac­ción in­te­lec­tual y cien­tí­fi­ca. Si el si­glo pa­sa­do per­te­ne­ció a los fí­si­cos, el nue­vo, fre­cuen­te­men­te se di­ce, per­te­ne­ce­rá a la bio­lo­gía.

Los ob­ser­va­do­res tam­bién ha­cen no­tar que el mo­vi­mien­to de la fí­si­ca a la bio­lo­gía no es tan sim­ple, hay un va­cío cul­tu­ral en­tre las dis­ci­pli­nas que de­be lle­nar­se. Bió­lo­gos y fí­si­cos tie­nen dis­tin­tos ob­je­ti­vos y tra­di­cio­nes, bus­can res­pues­tas a pre­gun­tas di­fe­ren­tes, y qui­zá in­clu­so bus­can dis­tin­tas cla­ses de res­pues­tas.

Por ello, en la pri­me­ra par­te de la his­to­ria fue di­fí­cil que fí­si­cos y ma­te­má­ti­cos vol­tea­ran ha­cia la bio­lo­gía en bus­ca de nue­vos pro­ble­mas y cam­pos que cul­ti­var, y el tes­ti­mo­nio de ta­les em­pe­ños es de al­gu­na ma­ne­ra de­ses­pe­ran­za­dor —por lo me­nos des­de la pers­pec­ti­va de ten­der puen­tes en­tre las dos cul­tu­ras, ya que los bió­lo­gos han mos­tra­do po­co in­te­rés en los es­fuer­zos an­te­rio­res por ma­te­ma­ti­zar o “teo­ri­zar” su dis­ci­pli­na; es más, tí­pi­ca­men­te ha­bían mos­tra­do cier­ta in­dig­na­ción. Apa­ren­te­men­te es­te ya no es el ca­so; hoy exis­ten en to­dos la­dos co­la­bo­ra­cio­nes en­tre bió­lo­gos ex­pe­ri­men­ta­les, fí­si­cos y ma­te­má­ti­cos. Du­ran­te los úl­ti­mos años, tan­to la Na­tio­nal Scien­ce Foun­da­tion co­mo el Na­tio­nal Ins­ti­tu­te of Health han lan­za­do un buen nú­me­ro de ini­cia­ti­vas or­ga­ni­za­das es­pe­cí­fi­ca­men­te pa­ra en­con­trar el po­ten­cial de la in­ves­ti­ga­ción ma­te­má­ti­ca y com­pu­ta­cio­nal en bio­logía.

Des­de 1983, la pro­por­ción de fi­nan­cia­mien­to pa­ra in­ves­ti­ga­ción ma­te­má­ti­ca y com­pu­ta­cio­nal que apor­ta la Di­vi­sión Bio­ló­gi­ca de la Na­tio­nal Scien­ce Foun­da­tion se ha in­cre­men­ta­do cin­cuen­ta ve­ces. Por lo tan­to, las que­jas más fre­cuen­tes que se es­cu­chan en la ac­tua­li­dad son acer­ca de la fal­ta de in­for­ma­ción pa­ra los in­te­re­sa­dos, más que de una ca­ren­cia de fon­dos. El in­cre­men­to en re­cur­sos se re­fle­ja en un cre­ci­mien­to co­rres­pon­dien­te en la ta­sa de pu­bli­ca­ción y en la ela­bo­ra­ción de nue­vos pro­gra­mas en bio­lo­gía ma­te­má­ti­ca y com­pu­ta­cio­nal. A di­fe­ren­cia de sus pre­cur­so­res, mu­chos de és­tos es­tán si­tua­dos en de­par­ta­men­tos de bio­lo­gía ex­pe­ri­men­tal más que en los de ma­te­má­ti­ca y cien­cias de la com­pu­ta­ción. Ade­más, aque­llos que pro­vie­nen de las cien­cias ma­te­má­ti­cas no só­lo co­la­bo­ran con bió­lo­gos ex­pe­ri­men­ta­les, si­no que fre­cuen­te­men­te se con­vier­ten en bió­lo­gos.

Por el con­tra­rio, los bió­lo­gos ya no ne­ce­si­tan tras­la­dar sus da­tos a otras per­so­nas, gra­cias al sur­gi­mien­to de una cul­tu­ra com­pu­ta­cio­nal y al de­sa­rro­llo de pro­gra­mas más ami­ga­bles, con téc­ni­cas de aná­li­sis ma­te­má­ti­co que no exi­gen en­tre­na­mien­to ex­haus­ti­vo. Aho­ra pue­den cons­truir —por sí mis­mos o co­mo par­ti­ci­pan­tes ac­ti­vos— sus pro­pios mo­de­los teó­ri­cos y ma­te­má­ti­cos. El efec­to real es el ini­cio de una cul­tu­ra en­te­ra­men­te nue­va que es al mis­mo tiem­po teó­ri­ca y ex­pe­ri­men­tal, dan­do lu­gar a lo que Dear­den y Akam lla­man “una mez­cla de bió­lo­gos ma­te­má­ti­cos tan fa­mi­lia­ri­za­dos con ecua­cio­nes di­fe­ren­cia­les co­mo con las li­mi­ta­cio­nes de da­tos ex­pe­ri­men­ta­les de­sa­rre­gla­dos”.

Pe­ro si co­mo al­gu­nos di­cen aho­ra, “una nue­va bio­lo­gía ma­te­má­ti­ca es­tá emer­gien­do”, no lle­ga só­lo con nue­vas ca­pa­ci­da­des, si­no con nue­vos va­lo­res epis­te­mo­ló­gi­cos, dan­do lu­gar a una dis­ci­pli­na que tie­ne muy po­co pa­re­ci­do con los an­te­rio­res es­fuer­zos de las ma­te­má­ti­cas y la fí­si­ca pa­ra ha­cer por la bio­lo­gía lo que la ma­te­má­ti­ca hi­zo por la fí­si­ca, una cien­cia teó­ri­ca. Es­to pro­me­te mu­cho más que una rei­vin­di­ca­ción de fa­llas pa­sa­das; por ejem­plo, la trans­for­ma­ción de los mé­to­dos, ob­je­ti­vos y el sus­tra­to epis­te­mo­ló­gi­co de es­fuer­zos an­te­rio­res. Dé­jen­me, bre­ve­men­te, de­li­near lo que veo co­mo las ca­rac­te­rís­ti­cas cla­ve de es­ta trans­for­ma­ción.

Pri­me­ro, los es­fuer­zos más exi­to­sos en mo­de­la­ción su­gie­ren la ne­ce­si­dad de re­pen­sar el sig­ni­fi­ca­do de pa­la­bras co­mo esen­cial y fun­da­men­tal; no es más la esen­cia de un pro­ce­so que de­be ver­se en le­yes sim­ples o abs­trac­tas, si­no la de­sor­de­na­da es­pe­ci­fi­ci­dad de adap­ta­cio­nes par­ti­cu­la­res que han co­bra­do exis­ten­cia por me­dio de un pro­ce­so aza­ro­so de evo­lu­ción. Con de­ma­sia­da fre­cuen­cia las par­ti­cu­la­ri­da­des ac­ci­den­ta­les de la es­truc­tu­ra bio­ló­gi­ca —co­mo la del dna— son lo fun­da­men­tal, por ejem­plo en el sen­ti­do de que fue­ron cons­trui­das so­bre un pi­so ba­se y allí se han en­rai­za­do pro­fun­da­men­te. Si los fí­si­cos han sido de mu­cha ayu­da al for­jar una red teó­ri­ca­men­te apro­pia­da, ne­ce­si­ta­rán re­pen­sar al­gu­nos de sus más bá­si­cos su­pues­tos. Só­lo co­mo un ejem­plo ci­to aquí al­gu­nas no­tas de la li­te­ra­tu­ra re­cien­te: “la bio­lo­gía hoy es­tá don­de la fí­si­ca es­ta­ba al co­mien­zo del si­glo xx”, o “se en­fren­ta con mu­chos he­chos que ne­ce­si­tan ex­pli­ca­ción”, o “la fí­si­ca nos da un en­ten­di­mien­to más pro­fun­do; pue­de ofre­cer a la bio­lo­gía ex­pli­ca­cio­nes fun­da­men­ta­les”. El he­cho es que la bio­lo­gía nos lle­va a una muy se­ria “tor­ce­du­ra ajus­ta­ble” de to­dos nues­tros su­pues­tos tra­di­cio­na­les acer­ca de lo que cuen­ta co­mo pro­fun­do o fun­da­men­tal, co­mo una ex­pli­ca­ción o más aún, co­mo pro­gre­so.

Los sis­te­mas bio­ló­gi­cos son, co­mo sa­be­mos, ex­traor­di­na­ria­men­te com­ple­jos; pe­ro otra vez, por la evo­lu­ción son com­ple­jos en for­mas de al­gu­na ma­ne­ra dis­tin­tas a lo que en fí­si­ca se en­tien­de co­mo sis­te­mas com­ple­jos; es de­cir, que siem­pre e ine­vi­ta­ble­men­te son je­rár­qui­cos. De acuer­do con ello, las no­cio­nes de emer­gen­cia, en­rai­za­das en la di­ná­mi­ca no-li­neal de sis­te­mas uni­for­mes —ga­ses, flui­dos o re­des—, no son ade­cua­das pa­ra es­te pro­pó­si­to. Hi­roa­ki Ki­ta­no di­ce que lo que es di­fe­ren­te pa­ra la rea­li­dad de los sis­te­mas bio­ló­gi­cos es que “aquí gran­des can­ti­da­des de gru­pos de ele­men­tos fun­cio­nal­men­te di­ver­sos, y fre­cuen­te­men­te mul­ti­fun­cio­na­les, in­te­rac­túan se­lec­ti­va y no li­neal­men­te pa­ra pro­du­cir com­por­ta­mien­tos más bien co­he­ren­tes que com­ple­jos”. El pun­to cen­tral es que la no-ho­mo­ge­nei­dad y el or­den par­ti­cu­lar de los sis­te­mas bio­ló­gi­cos son esen­cia­les pa­ra su fun­cio­na­mien­to y, por lo tan­to, no pue­den ser ig­no­ra­dos; lo con­tra­rio pue­de con­du­cir exac­ta­men­te a la cla­se de irre­le­van­cia bio­ló­gi­ca que his­tó­ri­ca­men­te ha si­do el des­ti­no de tan­tos mo­de­los ma­te­má­ti­cos en bio­lo­gía.

Da­do el ca­rác­ter de la com­ple­ji­dad bio­ló­gi­ca, los mo­de­los úti­les de los sis­te­mas bio­ló­gi­cos tien­den a no ser ma­te­má­ti­cos en el sen­ti­do usual, más fre­cuen­te­men­te son com­pu­ta­cio­na­les. És­tos no son pa­sos ha­cia una teo­ría fi­nal, si­no que son la teo­ría. O pa­ra po­ner­lo de otra ma­ne­ra, la bio­lo­gía teó­ri­ca no se­rá for­mu­la­da en unas cuan­tas ecua­cio­nes di­fe­ren­cia­les, si­no más bien en un de­sa­rre­gla­do com­ple­jo de al­go­rit­mos, am­plios sis­te­mas de ecua­cio­nes di­fe­ren­cia­les, aná­li­sis es­ta­dís­ti­cos y si­mu­la­cio­nes. Ta­les mo­de­los só­lo pue­den ser exi­to­sa­men­te for­mu­la­dos en una re­la­ción muy ín­ti­ma de ida y vuel­ta con la ex­pe­ri­men­ta­ción. De he­cho, al­gu­nas ve­ces pien­so que el me­jor uso del tér­mi­no mo­de­lo en bio­lo­gía es co­mo un ver­bo.
 
Fi­nal­men­te, las di­fe­ren­cias en­tre pu­ro y apli­ca­do, en­tre teó­ri­co y prác­ti­co, que son tan bá­si­cas en nues­tra vi­sión con­tem­po­rá­nea de la fí­si­ca, tam­bién de­ben cam­biar; y es­to es, en gran me­di­da, con­se­cuen­cia de la tec­no­lo­gía que ha per­mi­ti­do re­co­lec­tar tan­tos da­tos. Las téc­ni­cas de dna re­com­bi­nan­te han he­cho po­si­ble in­ter­ve­nir en la di­ná­mi­ca in­ter­na de de­sa­rro­llo, han trans­for­ma­do los mar­ca­do­res ge­né­ti­cos en he­rra­mien­tas pa­ra efec­tuar for­mas es­pe­cí­fi­cas de cam­bio. Abre­vian­do, la tec­no­lo­gía que ha pa­vi­men­ta­do el ca­mi­no pa­ra una bio­lo­gía teó­ri­ca ha con­ver­ti­do tam­bién, y si­mul­tá­nea­men­te, la in­ge­nie­ría ge­né­ti­ca en una rea­li­dad y, co­mo tal, en un ne­go­cio. La bio­lo­gía se ha vuel­to una cien­cia prác­ti­ca en la mis­ma me­di­da en que tien­de a teo­ri­zar­se, por lo tan­to, am­bos tér­mi­nos son di­fí­ci­les de di­so­ciar.

Cla­ra­men­te, el mo­de­lo tra­di­cio­nal ma­te­má­ti­co o fí­si­co teó­ri­co in­vo­ca­do, no só­lo en el pa­sa­do si­no por mu­chos au­to­res con­tem­po­rá­neos, no es apli­ca­ble en su con­cep­ción ori­gi­nal y no es apro­pia­do. El asun­to es qué se pue­de sal­var del mo­de­lo.

El se­gun­do y, en mu­chas for­mas, más pro­me­te­dor can­di­da­to pa­ra una nue­va red teó­ri­ca que me gus­ta­ría dis­cu­tir vie­ne de la cien­cia com­pu­ta­cio­nal, de nues­tro an­ti­guo ro­man­ce con la ima­gen de con­ce­bir al or­ga­nis­mo co­mo una com­pu­ta­do­ra y a la bio­lo­gía co­mo una cien­cia di­gi­tal. Y di­go que es más pro­me­te­dor pre­ci­sa­men­te por­que la com­pu­ta­ción nos ha ofre­ci­do ri­cas he­rra­mien­tas pa­ra pen­sar so­bre los sis­te­mas in­te­rac­ti­vos, he­rra­mien­tas y me­tá­fo­ras que nos acer­can a la com­ple­ji­dad de los sis­te­mas bio­ló­gi­cos mu­cho más que los mo­de­los tra­di­cio­na­les de la fí­si­ca teó­ri­ca. Pe­ro se­gu­ra­men­te hay un se­rio error en so­bre­va­lo­rar los as­pec­tos di­gi­ta­les del pro­ce­sa­mien­to ge­né­ti­co y pa­sar por al­to la na­tu­ra­le­za fun­da­men­tal­men­te aná­lo­ga de la quí­mi­ca que le sub­ya­ce. Aquí tam­bién te­ne­mos que apren­der una lec­ción de la his­to­ria. Co­mo cien­tí­fi­cos, nues­tra for­ma de pen­sar so­bre fe­nó­me­nos que no en­ten­de­mos es, y siem­pre ha si­do pe­ro no ne­ce­sa­ria­men­te de­be ser, igua­lar lo no fa­mi­liar con lo fa­mi­liar. Así, la ima­gen del or­ga­nis­mo co­mo una má­qui­na nos re­gre­sa a la an­ti­gua teo­ri­za­ción acer­ca de la na­tu­ra­le­za de la vi­da; lo úni­co que ha cam­bia­do es lo que con­ce­bi­mos co­mo una má­qui­na.

El di­se­ñar a par­tir de po­leas, hi­dro­bom­bas, re­lo­jes, má­qui­nas de va­por, et­cé­te­ra, es una mues­tra de ex­traor­di­na­ria in­ge­nui­dad pa­ra cons­truir má­qui­nas aún más ver­sá­ti­les e ins­pi­ra­das. Igua­lar al or­ga­nis­mo con es­tas má­qui­nas fue in­te­re­san­te en el pa­sa­do, ha­cer­lo a par­tir de nues­tras más re­cien­tes má­qui­nas pue­de ser ins­truc­ti­vo también.

Pe­ro se­ría po­co ra­zo­na­ble su­po­ner que se nos ha ago­ta­do la in­ge­nui­dad, que no se­gui­re­mos cons­tru­yen­do má­qui­nas pa­re­ci­das a la vi­da. De he­cho, nues­tros me­jo­res cien­tí­fi­cos en com­pu­ta­ción han apor­ta­do su ha­bi­li­dad para ha­cer­lo y, otra vez, es­tán bus­can­do su ins­pi­ra­ción en la bio­lo­gía. Así que to­me­mos los tér­mi­nos y las imá­ge­nes de la com­pu­ta­ción pa­ra ayu­dRNAos a pen­sar acer­ca de las pro­pie­da­des sis­té­mi­cas de las cé­lu­las y los or­ga­nis­mos, pe­ro no de­be­mos ol­vi­dar que es­tos sis­te­mas bio­ló­gi­cos to­da­vía tie­nen al­gu­nos tru­cos que en­se­ñar a los in­ge­nie­ros. Mu­cha gen­te ar­gu­men­ta que la bio­lo­gía de sis­te­mas de­be acer­car­se más a las in­ge­nie­rías que a las cien­cias fí­si­cas. Pe­ro nues­tros in­ge­nie­ros aún tie­nen que cons­truir un sis­te­ma que sea au­to­di­se­ña­do y au­to­ge­ne­ra­do, que po­dría­mos lla­mar vi­vo. No di­go que un ob­je­ti­vo así sea im­po­si­ble, só­lo que nues­tras ac­tua­les com­pu­ta­do­ras, los más re­cien­tes avio­nes y los más so­fis­ti­ca­dos sis­te­mas de in­ter­net, no es­tán lis­tos pa­ra tal ob­je­ti­vo. ¿Qué se re­que­ri­rá pa­ra de­vol­ver el ge­no­ma a la vi­da? No lo sé, pe­ro si ha­bla­mos de pro­ba­bi­li­da­des yo pon­dría aten­ción en los lí­mi­tes de la in­ge­nie­ría de di­se­ño y la ge­nó­mi­ca. Y en­ton­ces pre­gun­ta­ría a nues­tros más avan­za­dos cien­tí­fi­cos en in­ge­nie­ría: ¿he­mos in­ver­ti­do su­fi­cien­te tiem­po pa­ra dar vi­da a es­tos sis­te­mas?, ¿he­mos to­ma­do en cuen­ta su­fi­cien­te­men­te su di­ná­mi­ca tem­po­ral?, ¿he­mos pues­to aten­ción al tiem­po de man­te­ni­mien­to de nues­tro sis­te­ma re­gu­la­dor?, ¿es su­fi­cien­te pen­sar en los ge­nes co­mo apa­ga­dos y pren­di­dos o de­ben los ge­ne­tis­tas, co­mo sus co­le­gas en neu­ro­cien­cias, co­men­zar a exa­mi­nar el tiem­po pre­ci­so de en­cen­di­do y apa­ga­do de los in­te­rrup­to­res, re­la­ti­va­men­te uno con res­pec­to al otro, y a la di­ná­mi­ca tem­po­ral del pro­ce­so glo­bal en la cé­lu­la? Creo que yo apos­ta­ría por ello co­mo el si­guien­te pa­so.

Es­tas só­lo son con­je­tu­ras, pe­ro di­fí­cil­men­te exis­te otra pre­gun­ta pa­ra la que la bio­lo­gía mo­le­cu­lar post­ge­nó­mi­ca re­quie­ra nue­vos mé­to­dos de aná­li­sis y nue­vas ba­ses con­cep­tua­les. Llá­me­se­le bio­lo­gía de sis­te­mas si se quie­re; lo que es exac­ta­men­te creo que ten­dre­mos que des­cu­brir­lo.
Evelyn Fox Ke­ller
Mas­sa­chus­sets Ins­ti­tu­te of Tech­no­logy.
Nota
Frag­men­to de una con­fe­ren­cia pre­sen­ta­da en Va­len­cia, España, en ju­lio de 2003.

Traducción
Pa­tri­cia Ma­ga­ña R.
 _______________________________________________________________

 

como citar este artículo

Fox Keller, Evelyn. (2005). De las secuencias de nucleótidos a la biología de sistemas. Ciencias 77, enero-marzo, 4-15. [En línea]
 

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