Comprensión de los orígenes de la vida

Planeta con vida
Ilustración ... vida en la Tierra. Crédito: NASA
La biología de sistemas es la ciencia que estudia con un enfoque integral cómo surgieron los organismos vivos en el universo a partir de interacciones de los elementos individuales que componen las células constituyentes mas primitivas.

El campo está recién iniciando a popularizarse entre los estudiosos, pero podría proporcionar importantes avances en la comprensión de los orígenes de la vida.

Promete avances en una cantidad de áreas importantes, incluyendo productos farmacéuticos más seguros y efectivos, ‘remedios’ ambientales mejorados, y energía verde y limpia que sea sustentable en un corto-mediano plazo.

Sin embargo, el impacto más profundo de la biología de sistemas, según uno de sus más importantes practicantes, podría un día proporcionar una respuesta a la pregunta central ... ¿Qué es la vida?

Adam Arkin, director de la División de Biociencias Físicas del Departamento Estadounidense de Energía (DOE) del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y un destacado biólogo computacional, es el autor de un ensayo en la revista Cell que describe en detalle tecnologías clave y elementos que hacen avanzar la investigación en biología de sistemas.

Un co-autor del artículo es David Schaffer, ingeniero químico de la División de Biociencias Físicas del Laboratorio Berkeley. Tanto Arkin como Schaffer tienen también cargos en la Universidad de California, en Berkeley.

“La biología de sistemas tiene como objetivo comprender cómo los elementos individuales de las células generaron comportamientos que permitieron sobrevivir en ambientes cambiantes, y la organización celular colectiva en comunidades estructuradas”, dice Arkin. “En última instancia, estas redes celulares se reunen en grandes poblaciones de redes para formar ecología a gran escala y máquinas pensantes, como los seres humanos”.

En su ensayo, Arkin y Schaffer sostienen que las ideas tras la biología de sistemas tuvieron su origen hace más de un siglo y que el campo debería ser visto como “una síntesis madura del pensamiento sobre las implicaciones de las estructuras biológicas y su organización dinámica”. La investigación de la evolución, arquitectura, y función de las células y redes celulares, combinada con un poder computacional cada vez mayor han dado lugar a modelos metabólicos y de predicción de regulación a escala del genoma.

Hoy en día, la biología de sistemas está lista para “cerrar la brecha entre el análisis correlativo y los puntos de vista mecanicistas” que pueden transformar la biología desde una ciencia descriptiva a una ciencia de ingeniería.

Los descubrimientos en biología de sistemas, dicen los autores, generalmente pueden ser divididos entre aquellos que dependen de un “enfoque mecanicista para las relaciones causales”, y los que dependen de “análisis de correlación a gran escala”.

Los resultados de estos descubrimientos pueden también ser categorizados de acuerdo a si pertenecen preliminarmente a los principios tras la organización de la red celular, o a las predicciones acerca del comportamiento de estas redes.

“A medida que la biología de sistemas madura, la cantidad de estudios que unen la correlación con la causalidad y los principios con las predicciones continuará aumentando”, dice Schaffer.

“Los avances en las tecnologías de medición que permiten realizar experimentos a gran escala a través de un conjunto de parámetros y condiciones unirán cada vez más estos enfoques correlativos y causales, incluyendo análisis correlativos que llevan a probar hipótesis mecanicistas, así como modelos causales potenciados con datos suficientes para hacer predicciones”.

A medida que los genomas completos de más organismos son secuenciados, y las tecnologías de medición y manipulación genética son mejoradas, los científicos serán capaces de comparar sistemas a través de una gran extensión de árboles filogenéticos.

Esto, dicen Arkin y Schaffer, aumentará nuestra comprensión de las características mecanicistas que son necesarias para las funciones y evolución.

“La creciente integración de tecnologías experimentales y computacionales, de este modo, corroborarán, profundizarán y diversificarán las teorías que los primeros biólogos de sistemas infirieron por lógica”, dice Arkin. “De ese modo, esto nos moverá más cerca de responder la pregunta ¿Qué es la vida?“.

Nota: El Mecanicismo es un sistema biológico y médico que pretende explicar los fenómenos vitales por las leyes de la mecánica de los cuerpos inorgánicos.

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