Las técnicas de la informática pueden ayudar a explicar la tendencia de la biología a repetir estructuras.
La simetría abunda en la naturaleza. Está presente en todo lugar donde se repiten imágenes en espejo, como en las mitades derecha e izquierda de mariposas, o en los patrones repetitivos de pétalos de flores y brazos de estrellas de mar alrededor de un punto central.
Si bien la asimetría existe en la naturaleza (como la forma en que el corazón está de un lado de su pecho, o cómo los cangrejos violinistas machos tienen una tenaza agrandada), las formas simétricas surgen con demasiada frecuencia como para ser aleatorias.
¿Por qué tanta simetría?
Los biólogos no están seguros.
Ahora parece que una buena respuesta podría provenir del campo de las ciencias informáticas.
En un nuevo estudio, los investigadores analizaron miles de complejos de proteínas y estructuras de ARN, así como una red modelo de moléculas que controlan cómo se activan y desactivan los genes.
Descubrieron que la evolución tiende hacia la simetría porque las instrucciones para producirla son más fáciles de incluir en el código genético y de seguir.
La simetría es quizás la aplicación más básica del adagio “trabaja más inteligentemente, no más intensamente”.
“Es como si hubiéramos encontrado una nueva ley de la naturaleza”, dijo Chico Camargo, coautor del artículo y catedrático de ciencias computacionales en la Universidad de Exeter, en Inglaterra.
“Cambia cómo ves el mundo”.
El Dr. Louis, el Dr. Camargo y su colega Iain Johnston comenzaron su exploración de los orígenes evolutivos de la simetría cuando el Dr. Johnston estaba trabajando en su doctorado, ejecutando simulaciones para comprender cómo los virus forman sus cubiertas de proteínas.
Las estructuras que surgieron estaban muy sesgadas hacia la simetría, apareciendo con mucha más frecuencia de lo que permitiría la pura aleatoriedad.
Los investigadores se sorprendieron al principio, pero tenía sentido:
los algoritmos para producir patrones repetitivos simples son más fáciles de llevar a cabo y más difíciles de estropear.
El Dr. Johnston, ahora en la Universidad de Bergen en Noruega, lo compara con decirle a alguien cómo colocar mosaicos en un piso:
es más fácil dar instrucciones para colocar filas repetidas de mosaicos cuadrados idénticos que explicar cómo hacer un mosaico complejo.
Durante la siguiente década, los investigadores y su equipo aplicaron ese mismo concepto a los componentes biológicos básicos, observando cómo se ensamblan las proteínas en grupos y cómo se pliega el ARN.
“Las formas que aparecen con más frecuencia son las más simples o las que son menos locas”, dijo el Dr. Camargo.
Imaginar el ARN y las proteínas como pequeñas máquinas de entrada y salida que llevan a cabo instrucciones genéticas algorítmicas explica la tendencia hacia la simetría de una manera que la “supervivencia del más apto” darwiniana no ha podido.
Debido a que es más fácil codificar instrucciones para construir estructuras simples y simétricas, la naturaleza termina con un número desproporcionado de estos conjuntos de instrucciones más simples para elegir cuando se trata de selección natural.
Eso hace que la evolución se parezca un poco a un “juego sesgado con dados cargados”, dijo el Dr. Camargo, que produce una simetría desproporcionada debido a su simplicidad.
Si bien su artículo se enfoca en estructuras microscópicas, los investigadores creen que esta lógica se extiende a organismos más grandes y complejos.
“Tendría muchísimo sentido si la naturaleza pudiera reutilizar el programa para producir un pétalo en lugar de tener un programa diferente para cada uno de los 100 pétalos alrededor del girasol”, dijo el Dr. Johnston.
Si bien todavía hay un abismo entre demostrar el sesgo estadístico hacia la simetría microscópica y explicar la simetría que vemos en plantas y animales, Holló Gábor, un biólogo que estudia simetría en la Universidad de Debrecen en Hungría, dice que está entusiasmado con los resultados del nuevo artículo.
“Explicar cómo surge una característica tan inherente y tan universal en la evolución, en la naturaleza, eso es algo”, dijo el Dr. Holló, que no participó en el estudio.
Del mismo modo, Luís Seoane, investigador de sistemas complejos del Centro Nacional de Biotecnología de España, que tampoco participó en el estudio, elogió el trabajo por ser “tan legítimo como es posible”.
“Hay una guerra entre la simplicidad y la complejidad, y vivimos justo al borde de ella”, dijo el Dr. Seoane.
El universo tiende hacia una aleatoriedad cada vez mayor, agregó, pero estos bloques de construcción simples y simétricos ayudan a dar sentido a esa complejidad.