Las reglas de la naturaleza para las c¨¦lulas y las especies tambi¨¦n rigen en Internet

Las redes de mol¨¦culas de una c¨¦lula, de especies en un ecosistema y de personas en un grupo social pueden estar tejidas con el mismo telar matem¨¢tico que Internet y la World Wide Web.

'Estamos empezando a comprender la arquitectura de la complejidad', afirma Albert-Laszlo Barabasi, f¨ªsico de la Universidad de Notre Dame, en Indiana (EE UU), cuyo grupo de investigaci¨®n ha publicado recientemente art¨ªculos que comparan sistemas aparentemente tan diversos como Internet y la red metab¨®lica de reacciones qu¨ªmicas que sostienen la vida de las c¨¦lulas. Las similitudes entre ¨¦stos y otros sistemas complejos llaman tanto la atenci¨®n, dice, 'que es como si las hubiese dise?ado la misma persona'.

En la Universidad Polit¨¦cnica de Catalu?a, en Barcelona, Ricard V. Sol¨¦ y Jos¨¦ M. Montoya, bi¨®logos te¨®ricos del Grupo de Investigaci¨®n de Sistemas Complejos, descubrieron recientemente el mismo tipo de patrones estudiando modelos inform¨¢ticos de tres ecosistemas: un lago de agua dulce, un estuario y un bosque. 'Los resultados indican que la naturaleza tiene principios organizativos universales que en ¨²ltimo t¨¦rmino podr¨ªan permitirnos formular una teor¨ªa general sobre los sistemas complejos', afirma Sol¨¦.

En el pasado, los cient¨ªficos trataban las redes como si estuvieran formadas aleatoriamente, dando lugar a un entramado homog¨¦neo en el que los nodos tend¨ªan a tener el mismo n¨²mero de conexiones. 'Nuestro trabajo ilustra que de hecho las verdaderas redes distan mucho de ser aleatorias', afirma Barabasi. 'Presentan un elevado grado de orden y universalidad que en todos los aspectos ha sido bastante inesperado'.

Conexiones

Al formarse, las redes parecen organizarse de forma que la mayor¨ªa de los nodos tiene muy pocas conexiones, y un n¨²mero muy peque?o de nodos, llamados hubs o centros, dispone de muchas conexiones. El patr¨®n se puede describir mediante lo que los cient¨ªficos denominan ley de potencia. Para calcular la probabilidad de que un nodo disponga de un cierto n¨²mero de conexiones se eleva ese n¨²mero a una potencia, como el cuadrado o el cubo, y despu¨¦s se obtiene el inverso.

Supongamos, por ejemplo, que tenemos una red con 100.000 nodos que obedece a una ley de potencia al cuadrado. Para descubrir cu¨¢ntos nodos tendr¨¢n tres conexiones se eleva 3 al cuadrado, que es nueve, y despu¨¦s se obtiene el inverso. As¨ª pues, la novena parte de los nodos, aproximadamente 11.111, tendr¨¢n conexiones triples. ?Cu¨¢ntos tendr¨¢n 100 conexiones? Elevemos 100 al cuadrado y saquemos el inverso: la diezmil¨¦sima parte de los 100.000 nodos (un total de 10) tendr¨¢ tantas conexiones. Conforme aumenta el n¨²mero de conexiones, disminuye r¨¢pidamente la probabilidad.

Este tipo de estructura puede ayudar a explicar por qu¨¦ redes tan diversas como los metabolismos, los ecosistemas o Internet son generalmente muy estables y resistentes, aunque sean propensas a ocasionales colapsos catastr¨®ficos. Dado que la mayor¨ªa de los nodos (mol¨¦culas, especies, servidores de ordenador) est¨¢n escasamente conectados, poco depende de ellos: se puede eliminar una gran fracci¨®n y la red se mantendr¨¢. Pero si se eliminan unos cuantos de los nodos con gran n¨²mero de conexiones, todo el sistema se vendr¨¢ abajo.

No todos creen que se pueda obtener una ley universal. Un reciente art¨ªculo de f¨ªsicos de la Universidad de Boston descubri¨® desviaciones del patr¨®n de ley de potencia en diversas redes, lo que sugiere que la historia no es tan sencilla. Pero aun as¨ª, el estudio encontr¨® ¨®rdenes ocultas, mucho m¨¢s interesantes que los patrones puramente aleatorios que los cient¨ªficos han usado durante mucho tiempo para analizar las redes.

S¨®lo en a?os recientes la potencia inform¨¢tica ha crecido lo suficiente como para recopilar y analizar datos sobre unos sistemas tan intrincados. La cuesti¨®n es c¨®mo surge este tipo de orden. Barabasi ha propuesto un efecto similar al del 'rico que se enriquece cada vez m¨¢s': los nuevos nodos que se a?aden a una red tienden a formar conexiones con aquellos que ya est¨¢n bien conectados. Es m¨¢s probable que los actores nuevos sean contratados para pel¨ªculas con actores conocidos. Es m¨¢s probable que los art¨ªculos cient¨ªficos nuevos citen otros ya bien establecidos.

En un trabajo reciente, Barabasi y otros estudiaron las redes de reacciones qu¨ªmicas que se producen en el interior de las c¨¦lulas vivas. Las mol¨¦culas peque?as se conectan para formar mol¨¦culas grandes, que a su vez se descomponen de nuevo en mol¨¦culas peque?as. Pero por muy complejas que sean estas redes, parecen obedecer a una ley de potencia. En un art¨ªculo en Journal of Theoretical Biology, Sol¨¦ y Montoya descubrieron un patr¨®n similar en los ecosistemas que estudiaron. La deducci¨®n es que todas estas redes son extremadamente fuertes, indiferentes a la mayor¨ªa de las molestias, pero vulnerables a un asalto bien planeado. 'La eliminaci¨®n aleatoria incluso de un n¨²mero elevado de nodos no da?ar¨¢ a la red', afirma Barabasi. 'Pero un ataque intencionado s¨ª'.

Por muy sugerente que resulte la nueva teor¨ªa, otros cient¨ªficos est¨¢n descubriendo que el cuadro puede no ser tan sencillo como lo pintan y que, aunque algunas redes obedecen a una ley de potencia, en muchas otras el patr¨®n est¨¢ distorsionado o no existe. Las desviaciones surgen, seg¨²n el estudio, porque no siempre es f¨¢cil a?adir nuevos nodos a una red: los actores con m¨¢s pel¨ªculas atraer¨¢n cada vez a m¨¢s colaboradores, hasta que sean demasiado viejos para actuar. Los aeropuertos s¨®lo pueden soportar un n¨²mero determinado de vuelos diarios. Debido a dichas complicaciones, una red puede caer en cualquier parte del espectro situado entre los extremos de aleatoriedad y orden.