Los cient¨ªficos exploran ideas para construir una nueva teor¨ªa de la c¨¦lula

?C¨®mo construir¨¢n los bi¨®logos una teor¨ªa de la c¨¦lula? Ahora mismo el campo est¨¢ abierto. Pero ideas no faltan, y ¨¦stas son algunas de ellas.

- Redes

Las sociedades trazan redes, superpuestas unas sobre otras. Internet es la m¨¢s reciente; pero tambi¨¦n hay redes de carreteras, de transporte a¨¦reo, de abastecimiento de electricidad, redes de amistades, de contactos comerciales, etc¨¦tera.

La c¨¦lula tambi¨¦n es una especie de comunidad, y se basa en redes que tienen una sorprendente similitud subyacente. Por ejemplo, si se considera que cada tipo de mol¨¦cula de la c¨¦lula es un componente de una red, y se trazan v¨ªnculos entre dos mol¨¦culas que participan juntas en un proceso bioqu¨ªmico, el resultado es una red que tiene el mismo tipo de estructura de conexi¨®n que muchas redes sociales. Lo mismo puede ocurrir con las redes de relaciones de un gen con otros. As¨ª, la biolog¨ªa celular tiene cosas ¨²tiles que aprender de la teor¨ªa matem¨¢tica de redes. Dice Leroy Hood, del Institute for Systems Biology de Seattle (EE UU ): 'El futuro est¨¢ en el estudio de los genes y las prote¨ªnas de los organismos en el contexto de sus rutas y redes informativas'.

- Sint¨¦ticas

Si los investigadores crearan un modelo te¨®rico o inform¨¢tico de una c¨¦lula al completo, ?c¨®mo sabr¨ªan si se trata de un modelo bueno? Los f¨ªsicos verifican sus modelos con la experimentaci¨®n variando una cantidad mientras mantienen constantes todas las dem¨¢s, y comparando las predicciones del modelo con las observaciones. En la c¨¦lula esto es muy dif¨ªcil de hacer, por no decir imposible: al cambiar una cosa es casi inevitable no cambiar otras. La respuesta podr¨ªa ser redise?ar c¨¦lulas y simplificarlas.

Algunos investigadores ya han creado este tipo de c¨¦lulas hechas a medida. El a?o pasado, el grupo de Leibler ide¨® crear redes artificiales de genes que se relacionan entre s¨ª y que desempe?an determinadas funciones, como activar o desactivar la producci¨®n de una prote¨ªna. Despu¨¦s sometieron a las bacterias Escherichia coli a ingenier¨ªa gen¨¦tica, para que contuvieran estas redes gen¨¦ticas sint¨¦ticas, y demostraron que produc¨ªan el comportamiento predicho.

Jack Szostak, David Bartel y Pier Luigi Luisi afirman que los cient¨ªficos creen poder ser capaces de fabricar c¨¦lulas artificiales sencillas partiendo de cero, que puedan metabolizarse, duplicarse y evolucionar. Las c¨¦lulas artificiales, que contengan lo que el investigador quiera estudiar y nada m¨¢s, servir¨ªan como laboratorios en miniatura para demostrar modelos de redes moleculares, e incluso quiz¨¢ para estudiar c¨®mo la vida se hizo tan compleja.

- M¨®dulos

Muchas veces los genes funcionan en equipo. Por ejemplo, cuando una c¨¦lula separa los az¨²cares para cosechar su energ¨ªa podr¨ªa activar todo el equipo completo de genes para producir sus respectivas enzimas.Los bi¨®logos Leland Hartwell, John Hopfield, Stan Leibler y Andrew Murray proponen que, si se buscan ejemplos de este trabajo en equipo y se considera que representan m¨®dulos m¨¢s o menos independientes, podr¨ªa tener sentido la fren¨¦tica actividad que hay en la c¨¦lula. Un departamento se ocupa de hacer las prote¨ªnas, otro duplica el ADN para la divisi¨®n celular, otros reciben unas determinadas hormonas y responden ante ellas, y as¨ª sucesivamente. Estos m¨®dulos son m¨¢s que meras colecciones de genes: incluyen prote¨ªnas, mol¨¦culas mensajeras y mol¨¦culas ricas en energ¨ªa que conjuntamente desempe?an una funci¨®n.

Los m¨®dulos se relacionan entre s¨ª a trav¨¦s de uno o varios tipos de mol¨¦culas mediadoras. El grupo de Hartwell considera que la idea del comportamiento colectivo podr¨ªa ser ¨²til para la caracterizaci¨®n de los m¨®dulos.

- Sistema fuerte

No se puede esperar que todo vaya siempre perfectamente en un sistema tan complejo como la c¨¦lula. Constantemente se dan peque?os errores. Se fabrica una prote¨ªna con una estructura molecular incorrecta, o en una cantidad ligeramente err¨®nea. Las toxinas deambulan causando estragos. Pero la vida sigue, normalmente sin que uno se d¨¦ cuenta de la existencia de estos problemas. La c¨¦lula no es fr¨¢gil.

Se puede eliminar (individualmente) aproximadamente el 40% de nuestros genes sin que haya un efecto visible. Ya se sabe que en los procesos metab¨®licos, a trav¨¦s de los cuales las c¨¦lulas obtienen energ¨ªa y hace mol¨¦culas nuevas, la fortaleza puede emanar de las relaciones dentro del m¨®dulo: todos los dem¨¢s genes metab¨®licos ajustan su actividad para compensar la del gen que falle. Es decir, la fortaleza no es una propiedad de una mol¨¦cula o gen concreto, sino que s¨®lo puede comprenderse a escala colectiva.