NATURALEZA

A la vida también le gusta la inestabilidad

Puede que haya salido a la luz una nueva «regla de la biología» que amplía los conocimientos sobre la evolución y el envejecimiento

Escribe en Google «game of life». Tu pantalla empezará a llenarse de cuadrados en movimiento, que parecen bacterias reproduciéndose en una placa petri. Porque de eso va el «juego de la vida«: simular el comportamiento de los seres vivos, en este caso de las células.

El Juego de la Vida es un «autómata celular» inventado por el matemático británico John Horton Conway en 1970. No hace falta que toques ningún botón, el juego de la vida juega solo. Cada cuadrado es una célula. Dada una configuración inicial de células, las células que tienen menos de dos células a su lado mueren por aislamiento, y las que tienen más de tres mueren por superpoblación. Pasado un rato, hay algunas configuraciones de células que sobreviven estables.

Igual que en el juego, los seres vivos suelen preferir la estabilidad para conservar energía y recursos, pero un biólogo molecular de la Facultad de Letras, Artes y Ciencias Dornsife de la USC (Universidad del Sur de California) puede haber encontrado una nueva «regla de la biología».

Las reglas de la biología

Una regla de la biología, a veces llamada ley biológica, describe un patrón o tópico reconocido entre los organismos vivos. La regla de Allen, por ejemplo, afirma que entre los animales de sangre caliente, los que viven en zonas más frías tienen extremidades más cortas y gruesas (para conservar el calor corporal) que los que viven en regiones más cálidas, que necesitan más superficie corporal para disipar el calor.

El zoólogo Joel Allen formuló esta idea en 1877, y aunque no fue el primero ni el último en presentar una regla de la biología, la suya es una de las pocas que han logrado aceptación entre los científicos.

Ahora, John Tower, profesor de Ciencias Biológicas en la USC Dornsife, cree haber descubierto otra regla de la biología. Publicó su idea el 16 de mayo en la revista Frontiers in Aging.

La vida puede requerir inestabilidad

La regla de Tower pone en tela de juicio la idea, largamente sostenida, de que la mayoría de los organismos vivos prefieren la estabilidad a la inestabilidad porque la estabilidad requiere menos energía y menos recursos. Por ejemplo, los hexágonos aparecen con frecuencia en la naturaleza -pensemos en los panales y los ojos de los insectos- porque son estables y requieren la menor cantidad de material para cubrir una superficie.

Tower centra su regla en la inestabilidad, concretamente en un concepto llamado «inestabilidad selectivamente ventajosa», o SAI, en el que cierta volatilidad en los componentes biológicos, como las proteínas y el material genético, proporciona una ventaja a las células.

Tower cree que la SAI es una parte fundamental de la biología. «Incluso las células más simples contienen proteasas y nucleasas y degradan y sustituyen regularmente sus proteínas y ARN, lo que indica que la EFS es esencial para la vida», explica.

La inestabilidad desempeña un papel clave en la evolución

Según explica, a medida que las células se dedican a su trabajo, construyendo y degradando diversos componentes inestables, existirán en uno de dos estados: un estado con un componente inestable presente y un estado en el que el componente inestable está ausente.

La selección natural puede actuar de forma diferente en los dos estados celulares. «Esto puede favorecer el mantenimiento tanto de un gen normal como de una mutación genética en la misma población celular, si el gen normal es favorable en un estado celular y la mutación genética es favorable en el otro estado celular», afirma. Permitir esta diversidad genética puede hacer que las células y los organismos sean más adaptables».

La inestabilidad selectivamente ventajosa puede estar en la raíz del envejecimiento – y más

La inestabilidad selectivamente ventajosa también puede contribuir al envejecimiento. La creación y posterior sustitución del componente inestable dentro de las células tiene un coste de materiales y energía. Descomponerlo también puede requerir energía adicional.

Además, dado que el SAI establece dos estados potenciales para una célula, permitiendo la coexistencia de genes normales y mutados, si el gen mutado es dañino, esto puede contribuir al envejecimiento, afirma Tower.

Además de la evolución y el envejecimiento, SAI tiene otras implicaciones de gran alcance.

«La ciencia está fascinada últimamente con conceptos como la teoría del caos, la criticidad, los patrones de Turing y la ‘conciencia celular'», dice Tower. «Las investigaciones en este campo sugieren que la EFS desempeña un papel importante en la producción de cada uno de estos fenómenos».

Por su aparente ubicuidad en la biología y sus implicaciones de largo alcance, la EFS puede ser la nueva regla de la biología, afirma.

REFERENCIA

Selectively advantageous instability in biotic and pre-biotic systems and implications for evolution and aging

Imagen: En esta simulación por ordenador de una estructura autorreplicante, el cuadrado rosa representa la señal para degradar la conexión entre la estructura «padre» (izquierda) y su «descendiente» (derecha). Esta degradación es un ejemplo de inestabilidad beneficiosa en las estructuras biológicas. (Imagen: Cortesía de John Tower).

Amina Jover

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