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EL software de la vida

Puesto que estamos vivos, tendemos a creer que la vida es fácil de entender. En la clasificación aceptada de las ciencias, se dice que la matemática es la reina, y la más difícil de comprender, seguida de la física, la química y, por último, la biología. Pero esa jerarquía científica es falsa y engañosa: ahora sabemos que la biología contiene más matemáticas de lo que nos imaginamos.

Cuando las moléculas ingresaron al entendimiento científico de la vida con el descubrimiento del DNA, la biología trepó un escalón, a la química. Después, con el reconocimiento de los esquemas abstractos que dictan la forma en que los genes se expresan, la biología se acercó aún más a las matemáticas.

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La palabra de moda en el estudio de la vida es la biología "de sistemas". Durante mucho tiempo, quienes estudiaban la naturaleza de la vida y la herencia se dividían en dos grupos: los epigenéticos que hacían énfasis en las influencias ambientales sobre los organismos vivos y los preformistas que subrayaban las similitudes entre padres e hijos. La visión epigenética estaba claramente equivocada, ya que algo estable se tenía que transmitir de generación en generación. Pero el enfoque preformista de que la entidad transmitida a través de las generaciones es el organismo entero entraba en conflicto con la imposibilidad de segmentar objetos infinitamente.

Lo que se tenía que transmitir no era el organismo final, sino la receta para hacerlo. Consideremos la vieja pregunta metafísica: ¿acaso un barco de madera cuyas planchas se van reemplazando gradualmente a medida que se pudren sigue siendo el mismo barco después de que se han cambiado todas las planchas? La biología "de sistemas" es una biología que reconoce que lo que permanece es el diseño del barco --aquello que determina las relaciones entre las planchas.

Este pensamiento sentó las bases para el concepto de un "programa genético" parecido a un programa de computación --una metáfora que se hizo evidente cuando se descubrió la estructura del DNA porque se pudo ver al DNA como una cadena lineal de símbolos, que es exactamente lo que las computadoras leen como un programa. Al igual que un programa de computación, el DNA no conserva el estado final de lo que codifica; más bien, plasma de una forma simbólica pero concreta (es un "texto" real) las relaciones entre todos los objetos y agentes que especifica y controla.

Una observación extraordinaria apoya esta analogía: los virus se comportan como partes individuales de un programa, utilizando a las células como la máquina que necesitan para multiplicarse y posteriormente propagarse (a menudo mediante la destrucción de la máquina). Cuando los programas de computación se extendieron, se vio que algunas partes de software se comportaban de la misma manera y por ello se les llamó "virus". Y cuando se hizo posible la manipulación in vitro del DNA, la metáfora del "programa genético" pareció aun más precisa: los científicos podían hacer experimentos que correspondían a la reprogramación de células simplemente trabajando con los símbolos en silicón.

La metáfora viene del famoso matemático y científico de la computación Alan Turing , quien, junto con John von Neumann y otros teóricos, descubrió el vínculo entre las matemáticas de números enteros y la lógica. Turing propuso que todas las operaciones lógicas y de computación podían ser llevadas a cabo por una máquina sencilla, a la que llamó Máquina Universal Turing, que leyera y modificara una secuencia lineal de símbolos. Eso sólo requería la separación física de los símbolos (vistos como una cinta) que la máquina manejara y la máquina misma. Además, la cinta contenía la información que le permitía a la máquina trabajar. Así, la información podía dividirse en dos clases: un programa que contenía el "significado" de la secuencia lógica que la máquina reconocía y la información pura que daba el contexto para el funcionamiento del programa.

La ingeniería genética se apoya en la manipulación de las moléculas de DNA (ya sean reales o construidas artificialmente) para reprogramar células exógenas. Como resultado, hoy en día muchas bacterias producen proteínas humanas. Pero esto representa apenas una pequeña parte del programa genético. La transferencia de genes entre organismos está muy extendida. La clonación nuclear, ilustrada por la oveja Dolly, ha convertido a la Máquina Universal Turing en un modelo altamente revelador, aunque no completamente explicativo, de la célula.

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Si tomamos esta metáfora literalmente hay una consecuencia sorprendente. Se ha demostrado que el resultado de ciertos programas de computación es al mismo tiempo totalmente determinista, innovador e impredecible. La metáfora de la computadora implica de esta manera que los organismos vivos son sistemas materiales que, ante un futuro impredecible, llegan a soluciones improbables de manera que una parte de su descendencia pueda sobrevivir en condiciones impredecibles. La vida es inherentemente creativa.

Sin embargo, un simple hecho limita la metáfora: las computadoras no hacen computadoras. El reto para la nueva biología es entender cómo podrían hacerlo.