Pensándolo bien...

Las proteínas pueden hacer todo tipo de cosas. Son moléculas biológicas extremadamente versátiles y tienen una gran variedad de funciones en el organismo. Algunas de las funciones que pueden desempeñar las proteínas incluyen: 1) Enzimas: catalizando reacciones químicas en el cuerpo. Las enzimas son importantes para la digestión, la producción de energía, la síntesis de hormonas y la eliminación de productos de desecho; 2) Estructuras celulares: pueden formar estructuras celulares, como dar forma a las células y los tejidos; 3) Transporte: pueden actuar como transportadores, moviendo moléculas a través de las membranas celulares y en todo el cuerpo; 4) Defensa: pueden actuar como defensa del organismo, como los anticuerpos que protegen contra infecciones y enfermedades; 5) Señalización: pueden actuar como señalizadores, transmitiendo señales dentro y entre células, lo que permite la comunicación y la coordinación en el organismo.

La regulación genética se refiere al proceso mediante el cual las células controlan la expresión de sus genes. La expresión génica es el proceso por el cual la información genética en el ADN se convierte en una proteína funcional en la célula. La regulación genética es esencial para el correcto funcionamiento de los organismos vivos. Los genes pueden ser activados o desactivados en diferentes momentos y en diferentes células del cuerpo, lo que permite que los organismos se desarrollen, crezcan y se adapten a su entorno.

Existen diferentes mecanismos de regulación genética, incluyendo la regulación a nivel de la transcripción del ADN en ARN y la regulación a nivel de la traducción del ARN en proteína. Los factores de transcripción y otros factores de unión al ADN, son proteínas que se unen a ciertas regiones del ADN y pueden activar o desactivar la transcripción del gen. Los microARNs son pequeñas moléculas de ARN que pueden unirse a los ARN mensajeros y disminuir su estabilidad o impedir su traducción en proteína. La regulación genética es un proceso muy complejo y aún no se comprende en su totalidad. Sin embargo, se han realizado muchos avances en la comprensión de los mecanismos de regulación genética en los últimos años, lo que ha llevado a importantes avances en medicina y en biotecnología.

El carácter camaleónico de las proteínas lo atestigua el hecho de que valen para la estructura y para favorecer las reacciones químicas, pero donde se pone de manifiesto la grandeza de las proteínas es en el hecho de que pueden activar o desactivar los genes. De esta forma una proteína ayuda a un gen a producir más de alguna otra proteína o incluso de ella misma. Es decir, autocontrolan su nivel de presencia. Es frecuente observar a un gen que se regula a sí mismo. Del mismo modo hay proteínas que pueden controlarse a sí mismas, así como activar o reprimir a genes. Todavía más, porque se da una ordenación en forma de red de proteínas que se regulan entre sí de distintas formas. Unos genes regulan a otros. La regulación es un proceso complejo.

No es difícil imaginar que esta disposición en red es análoga a la combinación de circuitería que configura un ordenador o una red neuronal cerebral. La analogía permite aventurar que, al igual que las neuronas, la célula puede parecer que dispone de capacidad de “pensar”. Se da todo un proceso de tratamiento de la información en circuitos moleculares.

Estamos en los albores de la biología programable. Hay circuitos biológicos para distintas acciones. Otra cosa es que hayamos sido capaces de desvelarlos. Es posible que existan circuitos naturales alcanzados por evolución y otros por descubrir análogos a aquéllos. La clave radica en descifrar los principios del circuito, de los circuitos moleculares. Porque un interrogante que permanece, provocando, es que hay que generalizar lo que ocurre en una célula a una población de ellas que hacen lo mismo. Todo parece indicar que a las células les encanta trabajar juntas. De hecho, hay que explicar cómo el organismo multicelular enorme que integra trillones de células es capaz de funcionar. Es más, las bacterias, que muchos consideran unicelulares, interactúan con otras y otros microorganismos y la actuación conjunta es la determinante de la funcionalidad. Las células tienen papeles diferenciados, al tiempo que comportamientos colectivos. Todo un alarde grandioso.

Hay diferencias fundamentales entre un circuito biológico y uno electrónico, y es lo que denominamos ruido. En un circuito electrónico el diseño ha pretendido reducir al mínimo el ruido, de forma que se comporta de forma determinista cuando se integra en un ordenador, por ejemplo. Pero la vida no parece darse en esta tesitura. La expresión de un gen puede fluctuar de forma aleatoria, fuera del control de la célula. La cantidad de proteína que genera un gen no está determinada con precisión. La diferencia con los circuitos electrónicos es notable, por tanto. Es como si las células dispusieran de un generador de números aleatorios que les permite usar estrategias distribuidas. Por ejemplo, aunque todas las células sean nominalmente equivalentes, como consecuencia del ruido, un porcentaje hace unas cosas y el resto hace otras.