Por: Klaus Ziegler

El libro de la vida

"¡Qué obra maestra es el hombre! ¡Qué noble en su raciocinio! ¡Qué infinito en sus potencias! ¡Qué perfecto y admirable en forma y movimiento!..." (Hamlet, segundo acto).

Menos evidente, aunque más extraordinario, es el hecho de que la información necesaria para construir este “arquetipo de las criaturas” pueda almacenarse en una memoria de bolsillo de apenas cuatro gigabytes.

Hace medio siglo la ciencia develó un hecho sorprendente: la receta para fabricar la vida es una sola, y viene escrita en un gigantesco libro, El Genoma. Cuatro caracteres, A, C, T, G, se repiten a lo largo de sus páginas. El formato es riguroso: solo se encuentran palabras de tres letras, agrupadas en párrafos llamados genes, que en tamaño varían, entre mil y varios miles de letras. La obra se divide en tres grandes volúmenes: el más antiguo, dedicado a las arqueobacterias, es apenas legible, y faltan las primeras y más preciosas páginas. El segundo, consagrado a los parientes más modernos de estos microorganismos, sugiere una manifiesta predilección del Creador por la más simple de sus criaturas. El tercero lleva por título “Eucariontes”, y comprende los animales, las plantas, los hongos y los protistas.

Entre millones de páginas de esta biblia descomunal, los humanos ocupamos un modesto capítulo de escasos veinticinco mil párrafos, casi todos truncos, redundantes, o sin significado aparente. Uno en particular, denominado “Alu”, se repite hasta el cansancio a lo largo del texto. ¿Su función?, codificar la transcriptasa inversa, una enzima potencialmente nociva. Pero las extravagancias de su autor no terminan ahí: llama la atención un dilatado capítulo dedicado a la invisible ameba, doscientas veces más largo que el total de páginas consagradas al hombre; otro a la cebolla, seis veces más extenso; y uno más, que abarca el doble de páginas, en que se describe con minucioso detalle un insignificante gusano parasitario.

Hoy sabemos que el libro contiene la información necesaria para fabricar cualquier ser vivo que haya habitado el Planeta, aunque nadie sabe aún cómo este portentoso programa dirige la construcción de cada organismo. Atónitos, los científicos se limitan a observar y describir un proceso inverosímil: una única célula comienza a dividirse hasta formar en pocas semanas un embrión. Tres grandes tejidos empiezan a transformase antes nuestros ojos. El primero da origen a la piel, al sistema nervioso central, la médula espinal, la retina y los nervios motores. El segundo genera la intrincada red de vasos sanguíneos, la delicada arquitectura ósea, los tejidos conectivos… El tercero da lugar a la vejiga, al hígado, al páncreas…

¿Qué tipo de código permite un milagro semejante? ¿Cómo es posible codificar con tan escasa información todas las instrucciones necesarias para ensamblar las máquinas más complejas conocidas en el universo? Solo el cerebro humano contiene cien mil millones de neuronas, y un número muchísimo mayor de conexiones.

En 1968, el biólogo húngaro Aristid Lindenmayer observó que la repetición de estructuras multicelulares es un fenómeno frecuente en los procesos de crecimiento de muchos organismos vivos. En un intento por emular la naturaleza, Lindenmayer ideó un código increíblemente sencillo, conocido como sistema L, que permite simular las complejas estructuras ramificadas de las plantas superiores. Sus algoritmos recursivos consiguen crear jardines virtuales con plantas y árboles de asombroso parecido con la realidad, iterando unas pocas instrucciones.

Al igual que las hojas y ramas de las plantas, otras estructuras biológicas, como la red de alvéolos pulmonares, o la intrincada red de vasos sanguíneos, también pueden simularse mediante un sistema L. Ello es posible en virtud de su gran simetría y alto grado de autosimilaridad, lo cual significa que cada parte presenta una estructura parecida al conjunto entero, como ocurre en los fractales.

¿Son estas características evidencia indirecta de la existencia de una especie de código L dentro del genoma? Los matemáticos saben que una simple operación repetida numerosas veces puede generar conjuntos infinitamente complejos. Un par de reglas de inferencia, por ejemplo, producen a partir de un número pequeño de axiomas todos los posibles teoremas de la matemática, un conjunto de complejidad inalcanzable. En dinámica compleja, una sencilla regla iterativa da origen a fractales de increíble belleza y variedad. Una operación aritmética repetida muchas veces puede llegar a crear secuencias sorprendentes: tome un número cualquiera; si es par, divídalo por 2; si es impar, multiplíquelo por 3 y luego súmele 1. Por ejemplo, si se parte del 6, como es par, se divide por 2, y se obtiene 3. Como 3 es impar, debemos multiplicarlo por 3 y luego sumarle 1 para llegar a 10. El proceso genera la secuencia: 6, 3, 10, 5, 16, 8, 4, 2, 1.

Hace más de setenta años el matemático alemán Lothar Collatz notó que, sin importar cuál sea el número de partida, la iteración de las dos operaciones anteriores indefectiblemente nos lleva al número 1, aunque hasta la fecha nadie sabe si este fenómeno ocurre siempre. El problema es en extremo difícil, debido a la enorme complejidad del conjunto de posibles secuencias que es posible generar mediante estas dos sencillas reglas. Es una conjetura razonable, entonces, suponer que la evolución haya incorporado en el genoma ingeniosos algoritmos recursivos capaces de codificar, con baja información, objetos muy complejos.

El libro de la vida se erige como una monumental Piedra de Rosetta de cuatro mil millones de años de antigüedad. Sus caracteres jeroglíficos cuentan la extraordinaria historia de la vida sobre la Tierra. Sus secretos, aún por descifrar, constituyen el mayor enigma de las ciencias biológicas.
 

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