La lucha por desterrar la enfermedad

Nos gustaría cerrar la serie con unas reflexiones acerca de nuestra ciencia y del panorama que empieza a dibujarse en la biología del siglo XXI. Hemos intentado acercarnos a aquellos lectores que se han atrevido a aceptar las propuestas, en ocasiones nada sencillas, que nos parecieron claves para transmitir nuestro mundo y el tipo de conceptos que manejamos. Estamos convencidos de que un público informado es más probable que apoye a la ciencia que un público que no lo está. El desafío ha sido grande, y esperamos haber estado a la altura de las circunstancias. Explicar los entresijos de la biología con palabras sencillas y sin entrar en detalles ha resultado francamente difícil y somos conscientes de que los contenidos, además de estar sesgados, han sido necesariamente incompletos. Pero creemos que tenían la consistencia necesaria como para haber despertado el interés y haber puesto al lector, por unos instantes, en la piel de un investigador. Nos gustaría ahora precisar el hilo común que han seguido todos los temas, para elaborar un mensaje más global que ayude a apreciar la continuidad existente en todos ellos.

El reduccionismo en ciencia parte de la idea de que sólo puede entenderse el comportamiento de los sistemas complejos mediante el estudio de sus partes más simples

Al alejarnos de un reduccionismo metodológico ciego, nos acercaremos cada vez más a la posibilidad de comprender la maravillosa complejidad de la vida

Pretender que la existencia o no de determinada variante de un gen es responsable del comportamiento criminal sin prestar atención a los factores sociales, es, simplemente, absurdo

Con los primeros capítulos intentamos sentar las bases de los procesos biológicos: todo ocurre dentro de las células y todo se elabora a partir del genoma. Pusimos mucho cuidado en identificar a las proteínas y a las células como las grandes protagonistas del fenómeno biológico. La clonación y las células madre fueron dos temas que elegimos por su actualidad y por ser objeto de estudio diario en nuestro laboratorio, así como por su gran importancia para el futuro de la biomedicina. El capítulo del desarrollo ilustró las claves de la formación embrionaria y nos dio también la oportunidad para hablar de algunos detalles de nuestras investigaciones. El sexo y la nutrición son temas fundamentales de acercamiento entre biología y sociedad, y nos pareció que introducir la dimensión biológica contribuiría a aproximar ambas vertientes. Llegamos así a los dos últimos capítulos, el cerebro y la evolución. El primero nos permitió adentrarnos en aquello que nos hace más humanos, la mente y la conciencia, no para reducirlas a principios biológicos, sino para acercarlas a su contexto natural dentro de un marco científico, porque creemos firmemente que sabernos parte del mundo natural nos permite sentirnos aún más humanos. El último capítulo se dedicó a la evolución, hilo conductor de la vida y sustancia que nos amalgama y une como parte de un todo complejo al resto de los seres vivos. La evolución da la razón de ser a la vida y nos explica los mecanismos que originan la diversidad de los ecosistemas del planeta.

Todos estos temas forman parte de una idea común, la biología como ciencia que se instala firmemente en las distintas esferas sociales con una meta integradora, que explora el mundo desde el prisma de lo natural y lo incorpora -lo vuelve a traer- a la experiencia diaria de nuestra sociedad. La biología es, sin duda, la ciencia que marcará a este siglo, así como la física marcó al siglo XX. Es una disciplina del conocimiento que propondrá -ya lo está hacien-do- conductas y opiniones y que presenta la esperanza de un mundo donde la palabra enfermedad se encuentre desterrada, donde el concepto de hambre pase a ser historia y donde podamos conocernos a nosotros mismos en la medida en que nos independicemos de la ignorancia y las supersticiones. La biología está llamada a ser parte integral de la política científica del futuro y consejera de excepción de las políticas sociales.

Adónde va la biología

Un tema común que ha caracterizado a la ciencia del siglo XX, y muy especialmente a la biología, es, sin lugar a dudas, su abuso de un reduccionismo práctico y materialista. El reduccionismo en ciencia parte de la idea de que sólo puede entenderse el comportamiento de los sistemas complejos mediante el estudio de sus partes más simples. En biología, esto significa que, en vez de estudiar el organismo en su conjunto, se estudian los componentes más elementales, las moléculas orgánicas (ver gráfico). La razón del éxito del reduccionismo es simple: funciona. Los métodos reduccionistas han permitido desentrañar la composición íntima de la materia viva y nos ha proporcionado las claves necesarias para luchar contra numerosas enfermedades. Son estos resultados tangibles los que permiten a la mayoría de los grupos de investigación conseguir financiación. Un ejemplo muy característico de una iniciativa de este tipo ha sido el Proyecto Genoma Humano. Miles de horas de esfuerzo y millones de dólares han alimentado y alimentan un programa de investigación que ha colmado de promesas el futuro diagnóstico y terapéutico de las enfermedades humanas.

¿Qué cabe esperar de los resultados de este proyecto para la investigación de la biología del futuro? Como apuntábamos en el primer capítulo, sólo tenemos las letras de la gran biblioteca del genoma. No sabemos dónde empiezan, dónde acaban ni dónde están colocados los libros de esta biblioteca. Y cuando lo sepamos, aún quedará saber qué pasa con las proteínas codificadas por cada gen, con quién interactúan y qué se deriva de esas interacciones, cómo dirigen el comportamiento celular para formar estructuras dinámicas que acaban generando los tejidos, los órganos y el propio individuo.

Para conseguir esto, la biología tendrá que dialogar cada vez más con la física, la química y las matemáticas para poder hacer frente a esta ingente cantidad de datos. En sintonía con esta preocupación se han propuesto diversas iniciativas analíticas de gran alcance, tales como la genómica, la proteómica, la metabolómica o la fisiómica. Todas ellas poseen en común el hecho de que se apoyan en herramientas de las ciencias de la información -uso intensivo de ordenadores, creación de algoritmos de búsqueda o modelado de los mecanismos biológicos- para analizar los datos obtenidos a gran escala mediante técnicas de última generación (técnicas high-through-put). Pero seguimos corriendo el peligro de caer en la misma estrategia reduccionista del siglo que hemos dejado atrás. Esta vez se trataría de un reduccionismo a gran escala. Donde antes se estudiaba un gen, ahora se estudiarán cientos de genes; donde antes se estudiaba una proteína, ahora se estudiarán miles de proteínas, y así sucesivamente.

El paradigma genético

Tomemos como ejemplo el desarrollo embrionario y la relación entre genes y estructuras, entre genotipo y fenotipo. El problema no es la escala, la cantidad de información que manejemos, sino el concepto. La clave está en reconocer a los seres vivos como sistemas complejos y tratarlos como tales para su estudio. Desde el descubrimiento de la estructura del ADN, hace medio siglo, la biología del desarrollo ha utilizado el paradigma genético como marco general para la investigación, cayendo de lleno en la trampa reduccionista. En este paradigma, la idea fundamental está basada en la noción de que un gen o un conjunto de genes poseen funciones tales como la construcción de una extremidad, un órgano o un comportamiento determinado. El gen se convierte en el centro de atención de los programas de investigación y los esfuerzos se concentran en descubrir aquellos genes que supuestamente son responsables de generar estructuras o comportamientos específicos. Este salto entre genes y fenotipos no tiene en cuenta que un embrión pasa por múltiples etapas de desarrollo, con millones de reacciones moleculares y procesos celulares de forma coordinada para que cada órgano aparezca en un momento y un sitio oportuno, posea la forma apropiada y funcione adecuadamente.

Un ser vivo se desarrolla de un modo jerárquico, es decir, a medida que avanza en su desarrollo aparecen niveles de complejidad superiores que poseen elementos, estructuras y comportamientos emergentes. Esta jerarquía comienza con las moléculas precursoras y prosigue al crecer en complejidad con los genes, las proteínas, los corpúsculos celulares, las células, los tejidos y los órganos. Al pasar de un nivel de la jerarquía a otro hay un entramado de relaciones que genera niveles de organización que no pueden ser analizados desde los niveles inferiores. El ejemplo más radical lo proporciona el comportamiento humano: pretender, por ejemplo, que la existencia o no de determinada variante de un gen es responsable del comportamiento criminal sin prestar atención a los factores sociales es, simplemente, absurdo.

¿Cómo enfrentarse entonces a esta organización jerárquica de modo que se preserve la complejidad pero al mismo tiempo se puedan abstraer las propiedades más importantes de los sistemas de desarrollo biológicos? Se trata de llevar a cabo un programa de investigación en donde los métodos reduccionistas coexistan con la integración de sistemas. Así como la genómica y la proteómica precisan el uso de algoritmos matemáticos y la gestión de bases de datos masivas, la biología del desarrollo también deberá apoyarse mediante modelos matemáticos integradores y simulaciones por ordenador. Un embrión en desarrollo es una red de redes donde las interacciones dentro de cada nivel, tales como molécula-molécula, célula-célula, etcétera, configuran un vasto sistema de relaciones dinámicas complejas.

El objetivo final de la biología del desarrollo es comprender los procesos morfogenéticos, cómo se genera un órgano, qué tipo de fuerzas entran en juego para dar forma a un organismo, de qué modo la información lineal contenida en el ADN se traduce, reprocesa y se desenvuelve espacial y temporalmente para formar los numerosos componentes de un organismo y finalmente integrar los datos experimentales de todos los niveles de la organización biológica. Para que podamos llegar a esta ambiciosa meta habrá que emplear conceptos y técnicas derivadas de la ciencia de la complejidad. Los modelos y las simulaciones nos proporcionarán herramientas predictivas, arrojando nuevas ideas que podrán ser contrastadas en el laboratorio. Al alejarnos de un reduccionismo metodológico ciego, nos acercaremos cada vez más a la posibilidad de comprender la maravillosa complejidad de la vida.

Mensaje final

El mensaje final se llama integración. La necesidad de integrar el conocimiento básico para generar un conocimiento global. De fomentar un tipo de ciencia que sea capaz de descifrar los detalles más íntimos de las estructuras biológicas y al mismo tiempo comience a responder a las grandes preguntas acerca de la vida. La importancia que para el desarrollo de un país traerá el llevar a cabo iniciativas integradoras de este tipo en el ámbito de la biología es extraordinaria, ya que está en juego no sólo el conocimiento, de un valor incalculable, sino también la oportunidad de devolver a la sociedad réditos palpables a través de la mejora de los alimentos y la erradicación de enfermedades. España debe responder a este reto y no puede permitirse el lujo de quedarse descolgada de la élite de la investigación mundial.