L’enfocament ascendent és suficient per entendre tot un sistema?

El responsable del grup de l’IBEC, Xavier Trepat, ha publicat un article d’opinió a la secció News and Views (Notícies i Opinió) del darrer número de la revista Nature, dedicat a la «Biologia ascendent».

En el seu article «Bottom does not explain top» («El nivell inferior no explica el nivell superior»), Xavier argumenta que entendre com es construeixen les estructures biològiques complexes —o fins i tot les cèl·lules com un tot—, només aporta una certa idea de com funcionen els sistemes biològics en nivells superiors d’organització. Hi ha moltes variables, com ara la densitat, o fins i tot les patologies que pot patir un subjecte, que afecten el comportament cel·lular a nivell de mesoescala, és a dir, a més llarg termini, a una escala més sistèmica que la dels components individuals d’un organisme.

Read more…

Les cèl·lules d’un grup, per exemple, poden sentir o respondre a estímuls externs que una cèl·lula individual no pot identificar.

Segons Xavier, per determinar com funcionen els sistemes vius complexos és millor intentar comprendre els principis i variables que regeixen els processos a nivell de mesoescala. Mentre que la reconstitució dels processos d’escala molecular pot ser útil en determinats casos, —com per exemple en el cas en què l’enginyeria dels circuits genètics responsables de la comunicació cel·lular és suficient per controlar la forma del teixit 3D— creu que per aclarir el que succeeix a nivell del sistema biològic, els experiments haurien d’investigar diferents longituds de teixits i a escala temporal, mitjançant la manipulació tant mecànica com bioquímica.

Recentment, els enfocaments ascendents han despertat molt interès entre d’altres investigadors, entre ells Matthew Good, biòleg de la Universitat de Pennsilvània, que va redactar un escrit complementant el mateix article, «Understanding by building» («Construint per comprendre»), i en el qual sosté a favor dels enfocaments ascendents, que les estructures d’enginyeria biològica i els comportaments de les seves parts constitutives redueixen un sistema viu complex a un conjunt de components més manejable. D’aquesta manera, es pot definir el conjunt mínim de proteïnes i interaccions necessàries per a l’aparició de fenòmens complexos com ara la divisió cel·lular. “Els enfocaments ascendents són útils i els fem servir contínuament en el laboratori, però és important tenir en compte que els mecanismes dels sistemes vius no s’originen en els nivells inferiors, sinó a escales intermèdies”, diu. De fet, el seu grup va publicar un altre article en el mateix número de Nature, fent referència als enfocaments ascendents per dissenyar teixits epitelials.

Good M, Trepat X. (2018). Cell parts to complex processes, from the bottom up. Nature, 563(7730):188-189