Comience con un hecho notable: el sistema inmunológico del cuerpo encuentra objetivos específicos y monta una respuesta coordinada para eliminarlos. Eso es de conocimiento común. Todo el mundo sabe también por qué sucede esto: sin él, el organismo moriría. Las mentes inquisitivas, sin embargo, quieren saber cómo lo hace el sistema inmunológico. Los científicos de UCLA creen que han descubierto la «piedra de Rosetta» del sistema inmunológico: un «lenguaje» molecular que activa las defensas del cuerpo para montar una respuesta coordinada y precisa a los patógenos.

Imagínese ser un macrófago solitario que deambula a ciegas por el cuerpo. Es capaz de «comer» células malas, pero no se daría cuenta de que los enemigos cercanos necesitan ser devorados. Sería como un soldado sin órdenes. Un soldado necesita leer o escuchar qué hacer, cuándo hacerlo y dónde hacerlo. Básicamente, el soldado se basa en la comunicación de la cadena de mando. En el ejército, esa comunicación se realiza utilizando lenguaje o códigos humanos. ¿Qué idioma o código le informa a un macrófago que es hora de comerse al enemigo? ¿Y qué forma toma este lenguaje?

Seis «palabras» de codones

Los científicos de UCLA, que publican en Immunity de Cell Press, creen que han interceptado el lenguaje utilizado para activar los macrófagos. Fue como romper comunicaciones codificadas en tiempos de guerra. El lenguaje toma la forma de codones que se entregan en secuencias de tiempo específicas. Hasta ahora, Adewunmi Adelaja et al. han identificado seis de las “palabras” de codones que estimulan a los macrófagos a buscar y destruir patógenos. Un resumen del artículo de Stuart Wolpert de UCLA compara esto con encontrar la piedra de Rosetta:

«Las células han desarrollado un código de respuesta inmunológica, o lenguaje«, dijo el autor principal Alexander Hoffmann, profesor de microbiología Thomas M. Asher y director del Instituto de Biociencias Cuantitativas y Computacionales de la UCLA. “Hemos identificado algunas palabras en ese idioma y sabemos que estas palabras son importantes debido a lo que sucede cuando se usan incorrectamente. Ahora necesitamos comprender el significado de las palabras y estamos progresando rápidamente. Es tan emocionante como cuando los arqueólogos descubrieron la piedra Rosetta y pudieron comenzar a leer los jeroglíficos egipcios«. [Énfasis añadido.]

(Nota: Sustituir «están equipados con» por «han evolucionado» aumenta la claridad de la primera oración).

¿Cómo se comunica y se entiende el idioma? Los macrófagos obviamente no tienen orejas ni boca. Sin embargo, tienen receptores que se unen a codones del «regulador central» en el núcleo.

Las células inmunes del cuerpo evalúan constantemente su entorno y coordinan sus funciones de defensa mediante el uso de palabras (o codones de señalización, en lenguaje científico) para decirle al núcleo de la célula qué genes activar en respuesta a invasores como bacterias y virus patógenos. Cada codón de señalización consta de varias acciones sucesivas de una proteína de unión al ADN que, cuando se combinan, provocan la activación genética adecuada, de la misma manera que las señales eléctricas sucesivas a través de un cable telefónico se combinan para producir las palabras de una conversación.

Siri no tiene nada en esto

Imagínese si pudiera decirle a Siri, «Abordar a ese ladrón de carteras que lleva la camisa negra que corre hacia el este» y el software de inteligencia artificial de reconocimiento de voz no solo entendería las palabras sino que haría el trabajo. Esto es estupendo. Ahora comienza a enfocarse la notable especificidad del sistema inmunológico. ¡Está mediado por un lenguaje!

Un buen sistema de defensa debe ser específico y específico. Si las órdenes no se especifican claramente, Siri podría atacar a cualquier transeúnte o incluso al propietario. Los autores demostraron esto mezclando las palabras. Descubrieron que las señales confusas podrían conducir (en ratones) al síndrome de Sjögren, una enfermedad autoinmune que ataca las células del cuerpo en la cara, provocando ojos secos y boca seca. La afección a menudo se asocia con otros trastornos inmunitarios como el lupus y la artritis reumatoide.

Los hallazgos, dicen los investigadores, sugieren que la enfermedad de Sjögren no es el resultado de una inflamación crónica, como se pensaba durante mucho tiempo, sino de una confusión entre codones y palabras que conduce a una activación genética inapropiada, lo que hace que el cuerpo se ataque a sí mismo. El siguiente paso será encontrar formas de corregir las opciones confusas de palabras.

Muchas enfermedades están relacionadas con la falta de comunicación en las células, pero este estudio, dicen los científicos, es el primero en reconocer que las células inmunes emplean un lenguaje, para identificar palabras en ese idioma y para demostrar lo que puede suceder cuando la elección de palabras sale mal. Hoffman espera que el descubrimiento del equipo sirva de guía para el descubrimiento de palabras relacionadas con otras enfermedades.

¿Qué aspecto tienen las palabras? Son moléculas que viajan en «vías de señalización» en la célula. «El factor de transcripción NFκB es una de estas vías de señalización», explica Wolpert, «y es reconocido como un regulador central de las respuestas de las células inmunes a las amenazas de patógenos». La regulación central evoca analogías militares:

“El macrófago es capaz de responder a diferentes tipos de patógenos y montar diferentes tipos de defensas. Las unidades de defensa – ejército, marina, fuerza aérea, operaciones especiales – están mediadas por grupos de genes”, dijo. “Para cada amenaza inmunológica, se deben movilizar los grupos de genes correctos. Eso requiere una comunicación precisa y confiable con esas unidades sobre la naturaleza de la amenaza. La dinámica NFκB proporciona el código de comunicación. Identificamos las palabras en este código, pero aún no comprendemos completamente cómo cada unidad de defensa interpreta las diversas combinaciones de codones-palabras».

Independientemente de cómo se lleve a cabo, la respuesta debe realizarse con gran especificidad. Uno no quiere que la fuerza aérea responda a una situación de infantería bombardeando los puentes que necesitan los soldados.

Identificar las seis palabras en el código fue un trabajo duro. El equipo analizó cómo respondieron 12.000 células a 27 situaciones de amenaza. Observar la dinámica de NFκB produjo 900 palabras potenciales. Alguna vieja tecnología de la Segunda Guerra Mundial ayudó en el siguiente paso.

Luego, utilizando un algoritmo desarrollado originalmente en la década de 1940 para la industria de las telecomunicaciones, monitorearon cuáles de las palabras potenciales tendían a aparecer cuando los macrófagos respondían a un estímulo, como una sustancia derivada de un patógeno. Descubrieron que seis características dinámicas específicas, o «palabras», se correlacionaban con mayor frecuencia con esa respuesta.

Con el aprendizaje automático, el cálculo y un modelo de computadora, también encontraron que el uso de solo cinco «palabras» reducía la capacidad del respondedor para comprender la señal.

El lenguaje de las células

El equipo de Hoffman se suma al trabajo que hicieron en 2014 sobre las células B en el sistema inmunológico. UCLA informó entonces que «las células B producen anticuerpos» cuando el peligro llama, pero no cuando susurra «, informan los científicos». Hoffman descubrió que “es fundamental que las células B respondan completamente o no respondan en absoluto. Cualquier cosa intermedia causa enfermedad». La búsqueda del lenguaje de las células era su objetivo en ese entonces, ya que el equipo buscaba comprender las «respuestas de umbral» entre dos moléculas que se activan entre sí. «Una de estas moléculas, conocida como CARMA1, activa la otra, IKKb, que activa aún más la primera», escribió Wolpert. Eso activa las células B con un grito en lugar de un susurro.

«La retroalimentación positiva entre los dos causa un crecimiento infinito, y una vez que lo activa, no hay forma de apagarlo hasta que se disparen las balas inteligentes», dijo Hoffmann, cuya investigación tiene como objetivo comprender y decodificar el lenguaje de las células. «Pero una segunda característica de la retroalimentación positiva es que puede crear un umbral solo por encima del cual ocurre esta activación descontrolada».

En su artículo de inmunidad de este año, Hoffman, Adelaja y los otros cuatro miembros del equipo explican las diferencias clave entre este lenguaje inmunológico y el código genético. Según la descripción, podrían compararse con los gritos en el campo de batalla bajo fuego (el código inmunológico) con los documentos de política en la sede (el código genético).

El presente estudio identifica seis características dinámicas informativas (codones de señalización) dentro de diversas dinámicas de activación temporal de NFκB en macrófagos. Es probable que en otras condiciones de estímulo o tipos de células, o al estudiar otros transductores de señal, se puedan identificar otras características dinámicas que son críticas para una clasificación precisa de las amenazas inmunes. Por lo tanto, los códigos de señalización no son tan universales y uniformemente precisos como el código genético, sino que dependen del contexto, evolucionan y están sujetos a imprecisiones, como el lenguaje oral. Si bien mostramos que el despliegue específico del estímulo de dos codones de señalización es defectuoso en los macrófagos derivados de un modelo de ratón de Sjögren, no hemos demostrado si ese defecto se relaciona causalmente con la pérdida informada en la expresión génica específica del estímulo. Además, si esas observaciones a nivel molecular se relacionan causalmente con la patología del síndrome de Sjögren en humanos, o cómo, requiere más estudio; el trabajo actual simplemente motiva la articulación de una hipótesis: que la etiología de algunas enfermedades inflamatorias puede ser una confusión de señales basada en una señalización defectuosa de despliegue de codones.

Y así, el diseño teórico de la información sirve una vez más como estímulo para la investigación científica. Cualquier desarrollo en biología que se refiera a información codificada que sea específica tanto en ortografía como en secuencia seguramente será de interés para los defensores del Diseño, mientras que desafía a los que creen en la suficiencia de los procesos naturales no dirigidos.

Artículo originalmente publicado en inglés por Evolution News