El Linux de Darwin: ¿Acaso la evolución produjo una computadora?

 

4 mayo 2010 — ¿En qué se parece una célula a un ordenador? Unos científicos de Yale hicieron esta pregunta, y emprendieron un proyecto para comparar el genoma de una humilde bacteria con el sistema operativo de un ordenador o computadora.1 Su trabajo se publicó en PNAS.1 Como sucede con la mayoría de las analogías, algunas cosas resultaron similares, otras diferentes —pero, en suma, las dos entidades pudieran ser globalmente más similares en unos importantes aspectos.

 

 

El sistema operativo Linux está escrito para comunicarse mediante un lenguaje informático con la computadora y permitir la ejecución de programas escritos para este sistema operativo en máquinas compatibles con el mismo (arrriba). Las células biológicas disponen de un genoma que expresa una serie de instrucciones, y que interacciona a su vez con otros códigos y que se expresa en la ejecución y regulación de actividades, que van desde la captación y regulación de energía y de materias primas hasta la aplicación de la energía a operaciones de elaboración de materiales estructurales y montaje de nanomáquinas, y la regulación de la función de todo el sistema de fabricación de materiales estructurales y funcionales para todas las funciones vitales de la célula. Todo ello sigue ritmos temporizados y sincronizados por programas que orquestan cada etapa en el ciclo de vida de la célula. La pasmosa complejidad de todos estos sistemas bioinformáticos está además empaquetada en un prodigio de microminiaturización, como se observa en esta microfotografia de una colonia de bacterias Escherichia coli. Créditos de las imágenes: Superior, Michael Jastremski. Inferior, ARS.

Este equipo interdisciplinar, compuesto de miembros del departamento de Ciencias de la computación y del departamento de Biofísica molecular y Bioquímica, se autodesigna como el Programa de Biología Computacional y Bioinformática. Reconociendo que «Con frecuencia el genoma ha sido llamado el sistema operativo (OS) de un organismo vivo», decidieron explorar la analogía. Como sujetos, adoptaron la bacteria E. coli, una de las células procariontes más bien estudiadas, y el Linux, un popular sistema operativo basado en el Unix. El resumen del artículo desvela los principales resultados, pero hay más debajo del capó:

Con el fin de aplicar nuestro conocimiento de primera mano de la arquitectura de los sistemas de software a la comprensión de los principios de diseño celulares, presentamos una comparación entre la red de regulación de la transcripción de una bacteria bien estudiada (Escherichia coli) y la interfaz de llamadas de un sistema operativo estándar (Linux) en términos de topología y evolución. Exponemos que ambos sistemas poseen una estructura fundamentalmente jerárquica, pero con una diferencia clave. El sistema de regulación de la transcripción tiene unos pocos reguladores globales en la parte superior y muchos destinos en la parte inferior; recíprocamente, la interfaz de llamadas tiene muchos reguladores que controlan un pequeño conjunto de funciones genéricas. Esta organización con el mayor peso en la parte superior lleva a módulos funcionales con mucha superposición en la interfaz de llamadas, en contraste con los módulos relativamente independientes en la red de regulación. Además hemos desarrollado un modo de medir ritmos evolutivos comparables entre ambos sistemas y explicamos esta diferencia en términos de evolución de sistemas. El proceso de evolución biológica mediante mutaciones aleatorias y selección subsiguiente limita estrechamente la evolución de núcleos de redes de regulación. En cambio, la interfaz de llamadas exhibe una rápida evolución de sus componentes genéricos sumamente conectados, lo que es posible debido a los continuos refinamientos introducidos por los diseñadores. Estos resultados derivan de los principios de diseño de ambos sistemas: la robustez para los sistemas biológicos y la economía (reutilización) para los sistemas de software.

Vemos que los autores cuecen una curiosa mezcolanza de lenguaje de diseño y de lenguaje evolucionista. El lenguaje de diseño se mantiene e impregna el artículo. Principios de diseño, optimización, límites impuestos, estructuras marco, interconexiones, procesamiento de información —estas frases del campo de la ingeniería aparecen en toda su extensión. Consideremos este párrafo que comienza con «plan de control maestro». Los autores lo aplican no al sistema operativo Linux sino a la célula, que resulta tener muchas similitudes con el plan de control maestro del sistema operativo de una computadora:

El plan de control maestro de una célula es su red de regulación de la transcripción. La red de regulación de la transcripción coordina la expresión génica en respuesta a señales procedentes del medio e intracelulares, lo que resulta en la ejecución de procesos celulares como la división celular y el metabolismo. El entendimiento de cómo los procesos celulares de control son orquestados por factores de transcripción (FTs) es un objetivo fundamental de la biología de sistemas, y por ello se ha concentrado mucho esfuerzo en buscar comprender la estructura y evolución de las redes de regulación de la transcripción. De forma análoga al sistema de regulación de la transcripción en una célula, un sistema operativo de una computadora consiste en miles de funciones organizadas en lo que se conoce como una interfaz de llamadas, que es un sistema en red dirigido cuyos nodos son funciones con bordes dirigidos de una función a cada otra función a la que llama. En tanto que la red reguladora de transcripción a nivel de todo el genoma y la interfaz de llamadas son representaciones estáticas de todas las posibles relaciones reguladoras y llamadas, tanto la regulación de la transcripción como la activación de funciones son dinámicas. Diferentes conjuntos de factores de transcripción y genes objetivo que forman los llamados módulos funcionales son activados en momentos diferentes y en respuesta a diferentes condiciones ambientales. Del mismo modo, los complejos sistemas operativos se organizan en módulos que consisten en funciones que se ejecutan para diversas tareas.

Y a pesar de todo, el equipo de autores consideraba que tanto la célula como Linux varían bajo procesos evolutivos:

Igual que los sistemas biológicos, los sistemas de software, como los sistemas operativos de las computadoras (OS), son sistemas adaptativos que experimentan evolución. Mientras que la evolución de los sistemas biológicos depende de la selección natural, la evolución de de los sistemas de software está condicionada por la arquitectura del hardware y por los requisitos del cliente. Desde la investigación pionera de Lehman, la presión evolutiva sobre el software ha sido cuestión estudiada por los ingenieros. Cosa interesante, tanto los sistemas biológicos como los de software ejecutan tareas de procesamiento de información. Mientras que el procesamiento de la información está mediado por complejas interacciones entre genes, proteínas y diversas pequeñas moléculas, los sistemas de software exhiben un nivel comparable de complejidad en las interconexiones entre funciones. La comprensión de la estructura y evolución de sus sistemas subyacentes arroja luz sobre los principios de diseño de ambos sistemas de procesamiento de información, el natural y el artificial.

Estos párrafos proporcionan un paladeo de las suposiciones fundamentales en el artículo: que las células y los sistemas operativos exhiben analogía en sus principios de diseño y en su evolución. Y, entonces, ¿qué han descubierto? Su gráfica más espectacular ilustra que Linux tiene un gran peso en su parte superior con reguladores maestros y funciones de gestión en el nivel medio, mientras que el sistema de transcripción de una célula tiene un gran peso en su parte inferior con proteínas funcionales y pocas funciones de gestión en la zona superior. A continuación, en una tabla en la sección de análisis se resumen las principales semejanzas y diferencias que encontraron. Aquí damos algunos ejemplos dignos de mención:

  1. Las células están limitadas por el medio ambiente; Linux por el hardware y las necesidades del cliente.
  2. Las células evolucionan por selección natural; Linux evoluciona gracias al ajuste fino impuesto por los diseñadores.
  3. Las células tienen una jerarquía en forma de pirámide; Linux tiene mayor peso en la parte superior.
  4. Las células no reutilizan mucho los genes, pero Linux reutiliza frecuentemente las funciones de llamada.
  5. Las células no admiten mucha superposición entre módulos, en contraste con Linux, que sí la admite.
  6. Las células tienen muchos elementos funcionales especializados; Linux se concentra en funciones genéricas.
  7. Las tasas evolutivas de las células son mayormente conservadoras; en Linux, son entre conservadoras y adaptativas.
  8. Los principios de diseño de las células son bottom-up [de abajo arriba]; en Linux, son top-down [de arriba abajo].
  9. Las células están optimizadas con vistas a la robustez; Linux está optimizado con vistas a la relación calidad/coste.

Parece que el énfasis recae en las diferencias. Las células y los sistemas operativos tienen diferentes limitaciones; por ello, exhiben unos diferentes principios de diseño y optimización. Pero no debemos precipitarnos: el equipo sólo estudió una humilde bacteria. ¿Qué sucedería si expandiesen su estudio ascendiendo por el complejo mundo de los eucariontes? Así es como acababa el artículo:

La reutilización es algo sumamente frecuente en los sistemas diseñados por el hombre. En el caso de los sistemas biológicos, hasta qué punto reutilizan sus repertorios y por qué medio mantienen simultáneamente la robustez son cuestiones que generan gran interés. Recientemente se propuso que el repertorio de enzimas podría considerarse como la caja de herramientas de un organismo. Según va creciendo el genoma de un organismo, puede reutilizar sus herramientas con mayor frecuencia y con ello precisa de menos y menos nuevas herramientas para nuevas tareas metabólicas. En otras palabras, la cantidad de enzimas crece más lentamente que la cantidad de factores de transcripción cuando aumenta el tamaño del genoma. Estudios anteriores han encontrado el dato relacionado de que según uno va pasando hacia organismos más complejos, la red reguladora de la transcripción tiene una estructura crecientemente más pesada en la parte superior con una base relativamente estrecha. Así, es posible que un análisis adicional demuestre la creciente semejanza de las redes reguladoras de los eucariontes más complejos con la estructura de la interfaz de llamadas de Linux.


1. Un sistema operativo es el software fundamental en una computadora que ejecuta aplicaciones. Una útil analogía la encontramos en una compañía que gestiona un centro de congresos. Ella misma no celebra los congresos, pero conoce las instalaciones y equipos (salas de exposiciones, lavabos, iluminación, agua, electricidad, servicios de restauración) y dispone del personal para operar las instalaciones de modo que una compañía visitante (la aplicación) pueda llevar a cabo su congreso en aquel centro.

2. Yan, Fang, Bhardwaj, Alexander, y Gerstein, «Comparing genomes to computer operating systems in terms of the topology and evolution of their regulatory control networks», Proceedings of the National Academy of Sciences publicado en línea antes de su impresión el 3 de mayo de 2010, doi: 10.1073/pnas.0914771107.

Este es un artículo verdaderamente interesante, en cuanto que ilustra el dilema intelectual del darwinista moderno en la edad de la información. Se debe observar que la vieja ideología de la selección natural postulada por el darwinismo se da en todo como un supuesto, no se demuestra. La analogía de la selección natural con «requisitos del cliente» y «los continuos refinamientos introducidos por los diseñadores» es, por decirlo caritativamente, desorbitada. En ningún momento demuestran los autores que la robustez sea un objetivo de diseño menos digno que la economía. Para una célula lanzada a un mundo dinámico, con un fin de supervivencia, ¿qué objetivo de diseño sería más importante que la robustez? Linux vive en un ambiente de temperaturas predecibles en espacios de oficinas de ambiente grato y cómodo. Sus diseñadores tienen que tener en cuenta a clientes que pagan. Una E. coli económica es una E. coli muerta. El diseñador hizo un buen trabajo al lograr que estos bichos sobrevivan a toda clase de cataclismos en este planeta.

Por otra parte, si los mismos autores admiten la posibilidad de que los eucariontes pudieran haber alcanzado tanto la robustez como la reutilización modular, la comparación con los sistemas operativos artificiales es demasiado paralela para establecer grandes distinciones. Si sabemos que Linux no evolucionó mediante mutaciones y selección natural, es una apuesta segura que tampoco sucedió con las jirafas y los murciélagos, las ballenas y los humanos. Esto debería ser más que suficiente para hundir la autosuficiencia de una perspectiva materialista que quiere mantener que el prodigioso sistema operativo de la célula y todos sus distintos sistemas de almacenamiento y tratamiento de información y de ejecución de aplicaciones, así como de captación, regulación y aplicación de energía a las distintas funciones, han surgido por una serie interminable de extraordinarios azares concatenados. El mantenimiento del paradigma materialista sólo puede explicarse por una férrea censura y por la aplicación de tácticas de monopolio, coerción y exclusión en el mundo académico, para mantener a toda costa el poder conseguido con la constante repetición de una propaganda carente de fundamento. Esta cerrazón dogmática tiene su explicación en la franca admisión de uno de los principales portavoces del materialismo «científico» coetáneo:

«… tenemos un compromiso previo, un compromiso con el materialismo. No se trata de que los métodos y las instituciones de la ciencia nos obliguen de alguna manera a aceptar una explicación material del mundo fenomenológico, sino al contrario, que estamos obligados por nuestra adhesión previa a las causas materiales a crear un aparato de investigación y un conjunto de conceptos que produzcan explicaciones materiales, no importa cuán contrarias sean a la intuición, no importa lo extrañas que sean para los no iniciados. Además, este materialismo es absoluto, porque no podemos permitir un Pie Divino en la puerta

Richard Lewontin, en
New York Review of Books
(9 de enero de 1997, p. 31).


Fuente: Creation·Evolution HeadlinesDarwin’s Linux: Did Evolution Produce a Computer? 4/05/2010
Redacción: David Coppedge © 2010 Creation Safaris – www.creationsafaris.com
Traducción y adaptación: Santiago Escuain — © SEDIN 2010 – www.sedin.org


Publicado por Santiago Escuain para Boletín de SEDIN el 5/06/2010 02:26:00 PM

Published in: on +00002010-07-06T11:33:17+00:0031000000bTue, 06 Jul 2010 11:33:17 +0000UTC 23, 2008 at 11:59 am07  Dejar un comentario  

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