En 2019, se publicó un artículo en el Journal of Theoretical Biology que planteaba la pregunta «¿Es la célula realmente una máquina?». El autor, Daniel Nicholson, del Instituto Konrad Lorenz para la Investigación de la Evolución y la Cognición, argumenta en contra de la idea generalizada de que la célula es similar a una máquina.1 Si no es una máquina, ¿entonces qué? Al menos como estamos acostumbrados a pensar en nuestra era de IA, la alternativa a una máquina es una mente. ¿Acaso Nicholson plantea la posibilidad de que la célula se parezca más a una mente inteligente? Ignora por completo esta idea, lo cual resulta irónico dado que trabaja en un instituto dedicado a la investigación de la cognición. Pero veámoslo.
No estoy en posición de juzgar los tecnicismos de la biología molecular presentados por Nicholson; dejo esa evaluación a otros. Pero si su artículo es científicamente preciso, el lenguaje que utiliza para describir los procesos celulares está impregnado de implicaciones de cognición celular que van más allá de lo imaginado por Barbara McClintock. En dos artículos analizaré el lenguaje de Nicholson.
Desde Monod
Nicholson rastrea la visión moderna, casi mecánica, de la célula a la obra de Jacques Monod y su influyente obra «El azar y la necesidad». Desde entonces, según Nicholson, la biología molecular ha adoptado un marco interpretativo según el cual la célula se entiende como:
Una pieza intrincada de maquinaria cuya organización refleja un diseño preexistente, cuya estructura es inteligible en términos reduccionistas y cuyo funcionamiento está gobernado por leyes deterministas, lo que hace que su comportamiento sea predecible y controlable, al menos en principio (108).
Nicholson denomina a esto «la concepción mecánica de la célula» o CMC. Bajo su influencia, términos metafóricos como cerraduras, llaves, puertas, bombas y circuitos han llegado a impregnar el lenguaje de la biología molecular.
A Nicholson le resulta extraño, ya que, en su opinión, la investigación moderna ha creado una visión de la célula totalmente contraria a esta concepción mecánica. Su análisis gira en torno a cuatro aspectos específicos de la célula: arquitectura celular, complejos proteicos, transporte intracelular y comportamiento celular. En cada caso, Nicholson introduce ideas de autoorganización y estocasticidad para socavar las nociones reduccionistas y deterministas del comportamiento celular. Pero en el proceso, parece incorporar la inteligencia celular. Analizaré cada uno de los cuatro ejemplos en detalle.
La arquitectur celular
Según Nicholson, tradicionalmente se ha entendido que las células surgen a través del proceso de autoensamblaje, definido como:
La asociación física de moléculas en una estructura de equilibrio estático en ausencia de una fuente de energía externa. Se rige por interacciones estereoespecíficas locales entre los bloques de construcción que se agregan, los cuales permanecen inalterados durante todo el proceso (110).
En cambio, Nicholson prefiere la idea más dinámica de la autoorganización, según la cual un conjunto de moléculas puede mantenerse en un estado alejado del equilibrio mediante el «constante gasto de energía e intercambio de materia con su entorno» (110). Desde esta perspectiva más dinámica, la célula se caracteriza mejor como un «flujo metaestable que responde dinámicamente a los cambios en su entorno que como una estructura macromolecular estática» (111).
La metáfora de la máquina permite una imagen de la célula como estructurada estáticamente por un programa genético, de forma similar a como las máquinas lo están por un plano. Pero la autoorganización altera fundamentalmente esta concepción:
La naturaleza autoorganizativa de la arquitectura celular tiene consecuencias teóricas de gran alcance. Fundamentalmente, conduce a una visión de la célula completamente contraria a la CMC. Por un lado, disipa la idea de que la «información» que especifica la organización espacial de la célula está de alguna manera codificada en el genoma. En rigor, no existe un mapa genético para la arquitectura celular. La autoorganización genera orden en ausencia de una plantilla externa o un plan global (112).
Así pues, según Nicholson, la arquitectura celular se encuentra en constante cambio, ya que los componentes celulares interactúan continuamente para generar las estructuras arquitectónicas necesarias en cada momento para responder a las necesidades del momento, tras lo cual dichas estructuras se disipan y son reemplazadas por otras nuevas. Pero ¿cómo se puede explicar este nivel de dinamismo sin recurrir a algún nivel de cognición celular? Si la arquitectura celular no es estática ni está especificada por un plan genético predeterminado, sino que se encuentra en un estado dinámico de cambio que siempre responde adecuadamente a las necesidades momentáneas de la célula, la inteligencia parecería ser fundamental para el comportamiento celular (siendo el «comportamiento» en sí mismo una idea cognitiva).
Curiosamente, Nicholson pregunta por qué las células favorecen la autoorganización sobre el autoensamblaje, lo que implica que las células tienen una elección consciente al respecto. «¿No tendría más sentido», pregunta, «que una célula construya estructuras estáticas y equilibradas que no requieran un gasto constante de energía para mantenerlas?» (112). Si bien reconoce que el autoensamblaje sería más económico y eficiente, concluye que la autoorganización «permite a las células responder con rapidez y adaptación a perturbaciones externas y otros eventos críticos que, de otro modo, pondrían en peligro su integridad sistémica» (112). Pero si una célula puede optar por la autoorganización por su mayor flexibilidad adaptativa, debe ser algún tipo de agente inteligente. Priorizar una cosa sobre otra es una actividad de la mente, no de la materia.
Complejos proteicos
La CMC, según Nicholson, ha llevado a la idea de que los complejos proteicos representan entidades fijas cuya estructura está determinada por secuencias de aminoácidos especificadas en el código del ADN y que realizan funciones similares a las de una máquina en la célula, determinadas por su forma tridimensional única. Sin embargo, investigaciones recientes sugieren que los complejos proteicos son mucho más fluidos y dinámicos.
Nicholson menciona la proteína globular linfotactina, que no tiene una conformación fija, sino que experimenta importantes cambios estructurales al oscilar entre dos conformaciones diferentes. También existe el reciente descubrimiento de proteínas intrínsecamente desordenadas (PID), que no tienen conformaciones ordenadas, sino que «vagan por la célula como cadenas polipeptídicas desplegadas» (114). Las PID ofrecen una clara ventaja funcional porque pueden «interactuar con una amplia gama de parejas de unión (incluyendo otras proteínas, membranas, ácidos nucleicos y diversas moléculas más pequeñas) adoptando diferentes configuraciones» (114). En lugar de tener una función específica basada en una forma tridimensional fija, la función de estas proteínas está determinada por el entorno y las interacciones que tienen con las moléculas que las rodean. La «promiscuidad funcional», como la denomina Nicholson, parece ser la regla más que la excepción para las proteínas.
Desafortunadamente, Nicholson no dice nada sobre cómo las proteínas realizan esta función. Si no existe una necesidad química que impulse las diversas funciones que desempeñan estas proteínas fluidas, ¿cómo saben las proteínas qué conformación y función adoptar en un momento dado? De nuevo, esto parece implicar la posibilidad de cierto nivel de capacidad cognitiva a nivel molecular. ¡Quizás Sewall Wright no estaba tan equivocado cuando especuló sobre la sensación de ser un ion de hidrógeno!² ¿Poseen las proteínas una vida interna?
En esta sección, Nicholson también cuestiona el uso de diagramas de cableado para representar la complejidad de los circuitos celulares. En su opinión, la naturaleza dinámica de las proteínas vuelve obsoletos todos los diagramas de cableado fijos. Quizás una mejor metáfora sería la de circuitos neuronales en lugar de circuitos electrónicos. A continuación, consideraremos lo que Nicholson tiene que decir sobre el transporte intracelular y el comportamiento celular.
Notas
- Daniel J. Nicholson, «Is the Cell Really a Machine? [¿Es la célula en realidad una máquina]» Journal of Theoretical Biology 477 (2019): 108-126.↩︎
- Sewall Wright, «Gene and Organism [El gen y el organismo]», American Naturalist 87 (1953): 17.↩︎
Artículo publicado originalmente en inglés por Robert Shedinger en Evolution News and Science Today
Crédito de la imagen: Discovery Institute
