¿El enfoque ascendente es suficiente para entender todo un sistema?

Xavier Trepat, investigador principal de IBEC, ha publicado un artículo de opinión en la sección News and Views (Noticias y Opinión) del último número de la revista Nature, dedicado a la «Biología ascendente».

En su artículo «Bottom does not explain top» («El nivel inferior no explica el nivel superior»), Xavier argumenta que entender cómo se construyen las estructuras biológicas complejas —o incluso las células como un todo—, sólo aporta una cierta idea de cómo funcionan los sistemas biológicos en niveles superiores de organización. Hay muchas variables, como por ejemplo la densidad, o incluso las patologías que puede sufrir un sujeto, que afectan al comportamiento celular a nivel de mesoescala, es decir, a largo plazo, a una escalera más sistémica que la de los componentes individuales de un organismo.

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Las células de un grupo, por ejemplo, pueden sentir o responder a estímulos externos que una célula individual no puede identificar.

Según Xavier, para determinar cómo funcionan los sistemas vivos complejos es mejor intentar comprender los principios y variables que rigen los procesos a nivel de mesoescala. Mientras que la reconstitución de los procesos de escalera molecular puede ser útil en determinados casos, —como por ejemplo en el caso en que la ingeniería de los circuitos genéticos responsables de la comunicación celular es suficiente para controlar la forma del tejido 3D— cree que para aclarar lo que sucede a nivel del sistema biológico, los experimentos tendrían que investigar diferentes longitudes de tejidos y a escala temporal, mediante la manipulación tanto mecánica como bioquímica.

Recientemente, los enfoques ascendentes han despertado mucho interés entre otros investigadores, entre ellos Matthew Good, biólogo de la Universidad de Pensilvania, que redactó un escrito complementando el mismo artículo, «Understanding by building» («Construyendo para comprender»), y en el cual sostiene a favor de los enfoques ascendentes, que las estructuras de ingeniería biológica y los comportamientos de sus partes constitutivas reducen un sistema vivo complejo a un conjunto de componentes más manejable. De este modo, se puede definir el conjunto mínimo de proteínas e interacciones necesarias para la aparición de fenómenos complejos como por ejemplo la división celular. “Los enfoques ascendentes son útiles y los usamos continuamente en el laboratorio, pero es importante tener en cuenta que los mecanismos de los sistemas vivos no se originan en los niveles inferiores, sino a escaleras intermedias”, dice. De hecho, su grupo publicó otro artículo en el mismo número de Nature, haciendo referencia a los enfoques ascendentes para diseñar tejidos epiteliales.

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