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“La Humanidad tiene razones que la Razón del Hombre ignora”
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Sociobiologia Conexión entre la vida de las hormigas y los cerebros, ciudades y softwares Steven Jonson - 8.07.2002 - ¡Aquí vienen todos! En agosto del año 2000, un científico japonés de nombre Toshiyuki Nakagaki anunció que había entrenado a un organismo ameboide llamado moho del lodo para encontrar el camino más corto dentro de un laberinto. Nakagaki había colocado al moho en un pequeño laberinto que presentaba cuatro caminos posibles y había colocado trozos de alimento en dos de las salidas. A pesar de que este es un organismo increíblemente primitivo (un pariente cercano de los hongos comunes) sin un cerebro centralizado), el moho del lodo logró trazar el camino más eficiente hacia el alimento, arrastrando su cuerpo a través del laberinto de manera que se conectó directamente con las dos fuentes de alimento. Sin recursos cognitivos evidentes, el moho del lodo había "resuelto" el rompecabezas del laberinto. Para un organismo tan simple, el moho del lodo tiene un notable pedigree intelectual. El anuncio de Nakagaki fue solamente el último de una larga cadena de investigaciones sobre las sutilezas del comportamiento. Para los científicos que tratan de comprender los sistemas que utilizan componentes relativamente simples para construir una inteligencia de nivel superior, el moho del lodo algún día podría verse como el equivalente de los pinzones y tortugas que observó Darwin en las Islas Galápagos. ¿De qué manera un organismo tan primario comenzó a desempeñar un rol científico tan importante? Esa historia comienza a fines de la década del 60' en la ciudad de Nueva York, con una científica de nombre Evelyn Fox Keller. Keller, con un doctorado en física obtenido en Harvard, había escrito su disertación sobre biología molecular y había pasado cierto tiempo explorando el campo naciente de la "termodinámica del no-equilibrio", que años más tarde se habría asociado con la teoría de la complejidad. Hacia 1968, estaba trabajando como asociada en Sloan-Kettering en Manhattan, pensando en la aplicación de las matemáticas a los problemas biológicos. La matemática había tenido un papel fundamental en la expansión de la comprensión de la física, pensaba Keller - de manera que podría también ser útil para comprender los sistemas vivos. En la primavera de 1968, Keller visitó a un erudito llamado Lee Segel, un matemático aplicado que compartía sus intereses. Fue Segel quien la introdujo por primera vez al comportamiento curioso del moho del lodo, y juntos comenzaron una serie de investigaciones que ayudarían a transformar no solamente la comprensión del desarrollo biológico sino también los mundos dispares de la ciencia cerebral, diseño de software y estudios urbanos. Si Ud. está leyendo esto en verano en algún lugar suburbano o rural del mundo, probablemente cerca de Ud. esté creciendo un moho del lodo. Camine en un bosque normalmente frío, húmedo en un día seco y soleado, o examine cuidadosamente el manto de hojas que cubre la corteza del suelo del jardín, y podrá encontrar una sustancia grotesca que cubre unas pocas pulgadas de madera en descomposición. Ante la primera inspección, la masa color naranja rojiza sugiere que el perro del vecino ha comido algo desagradable, pero si observa al moho del lodo durante varios días, o mejor aún, si lo capta con una fotografía con lapso de tiempo, descubrirá que se mueve, siempre tan lentamente, por el suelo. Si el tiempo se vuelve más húmedo y frío, puede volver a la misma mancha y observar que la criatura ha desaparecido. ¿Se ha alejado hacia otra parte del bosque? ¿O en cierta forma se ha desvanecido en el aire, como un charco de agua evaporándose? Cuando se va, el moho del lodo (Dictyostelium discoideum) hace algo mucho más misterioso, un ardid de la biología que ha confundido a los científicos durante siglos, antes que Keller y Segel comenzaran su colaboración. La conducta del moho del lodo efectivamente fue tan extraña, que entenderla requirió pensar más allá de los límites de las disciplinas tradicionales - y este puede ser el motivo por el cual el instinto de un biólogo molecular con un doctorado en física lo llevó a develar el misterio del moho del lodo. Porque lo que se produce no es un acto de desaparición en el suelo del jardín. El moho del lodo pasa la mayor parte de su vida como miles de unidades de células únicas diferentes, moviéndose cada una de ellas en forma separada de sus otros camaradas. Bajo las condiciones correctas, esta miríada de células se unirá nuevamente en un único organismo más grande, que luego comienza a deslizarse pausadamente por el suelo del jardín, consumiendo hojas y madera en descomposición mientras avanza. Cuando el ambiente es menos hospitalario, el moho del lodo actúa como un único organismo; cuando el tiempo se vuelve más frío y el moho dispone de una mayor provisión de alimento, "él" se transforma en "ellos". El moho del lodo oscila entre ser una única criatura y una multitud. Mientras que las células del moho del lodo son relativamente simples, han atraído un desproporcionado nivel de atención de una variedad de disciplinas diferentes - embriología, matemáticas, informática - porque exhiben un ejemplo muy intrigante de conducta grupal coordinada. Cualquiera que alguna vez haya contemplado el gran misterio de la fisiología humana encontrará algo resonante en la multitud que compone el moho del lodo - ¿cómo hacen las células para trabajar tan bien juntas? -. Si sólo pudiéramos imaginarnos cómo el Dictyostelium se separa, probablemente obtendríamos cierta comprensión de nuestra propia desconcertante unión. "Estaba en el departamento de biomatemática de Sloan-Kettering - y era un departamento muy pequeño", dice hoy Keller, riéndose. Si bien el campo de la biología matemática era relativamente nuevo en los años 60, hubo un fascinante aunque enigmático antecedente en un ensayo, muy poco conocido en ese entonces, escrito por Alan Turing, el brillante intérprete de claves inglés de la Segunda Guerra Mundial que también ayudó a inventar la computadora digital. En uno de sus últimos trabajos publicados, antes de su muerte en 1954, Turing había estudiado el enigma de la "morfogénesis" - la capacidad de todas las formas de vida de desarrollar cuerpos cada vez más barrocos a partir de comienzos increíblemente simples. El trabajo de Turing se centró más en los patrones numéricos recurrentes de las flores, pero demostró, usando herramientas matemáticas, de qué modo un organismo complejo podía ensamblarse sin ningún planificador maestro que diera la orden. "Estaba pensando en la agregación del moho del lodo como modelo para pensar en el desarrollo, y me encontré con el trabajo de Turing", dice Keller ahora, en su oficina en el MIT. "Y pensé: ¡aquí está!" Durante algún tiempo, los investigadores comprendieron que las células del moho emitían una sustancia llamada acrasina (también conocida como AMP cíclico), que en cierto sentido estaba involucrada en el proceso de agregación. Pero hasta que Keller comenzó sus investigaciones, la creencia convencional había sido que la multitud del moho del lodo se aglomeraba ante la orden de células "marcapasos" que ordenaban a otras células que comenzaran a agregarse. En 1962, Shafer, B.M. de Harvard demostró de qué modo los marcapasos podían usar el AMP cíclico como una señal para reunir las tropas; los generales del moho del lodo liberarían los componentes en los momentos apropiados, desencadenando ondas de AMP cíclico que llegarían a la comunidad entera, mientras cada célula aislada retransmitiría la señal a sus vecinos. Efectivamente, la agregación del moho del lodo fue un juego gigante de Telefonía - pero solamente unas pocas células de la elite establecieron el llamado original. Pareció una explicación perfectamente razonable. Estamos naturalmente predispuestos a pensar en términos de marcapasos, mientras hablamos sobre hongos, sistemas políticos o de nuestros propios cuerpos. Nuestras acciones parecen estar dirigidas en su mayor parte por células marcapasos en nuestros cerebros y durante milenios hemos construido células marcapasos elaboradas en nuestras organizaciones sociales, ya sea en forma de reyes, dictadores o consejeros. Gran parte del mundo que nos rodea puede explicarse en términos de sistemas de ordenes y jerarquías - ¿por qué debería ser diferente para el moho del lodo? Pero la teoría de Shafer tenía un pequeño problema: nadie pudo encontrar los marcapasos. Mientras que todos los observadores coincidieron en que efectivamente las ondas de AMP cíclico fluyeron en toda la comunidad del moho antes de la agregación, todas las células de la comunidad eran efectivamente intercambiables. Ninguna de ellas poseía una característica diferenciable que podría elevarla a la condición de marcapasos. La teoría de Shafer había supuesto la existencia de una monarquía celular que comandaba a las masas, pero como se observó, todas las células del moho del lodo fueron creadas iguales. Durante los veinte años siguientes a la publicación del ensayo original de Shafer, los micólogos supusieron que las células del marcapasos que no se habían encontrado indicaban la obtención insuficiente de datos, o experimentos mal diseñados: Los generales estaban allí en algún lugar de la mezcla, suponían los eruditos - simplemente todavía no sabían como eran sus uniformes. Pero Keller y Segel hicieron otro acercamiento, más radical. El trabajo de Turing sobre la morfogénesis había bosquejado un modelo matemático en el cual simples agentes que seguían reglas simples podían generar estructuras sorprendentemente complejas; quizás la agregación de las células del moho del lodo eran un ejemplo del mundo real sobre ese comportamiento. Turing se había dedicado fundamentalmente a las interacciones entre células de un único organismo, pero era perfectamente razonable suponer que la matemática funcionaría para agregaciones de células que flotaran libremente. Y así Keller comenzó a pensar: ¿Qué ocurriría si Shafer estaba equivocado? ¿Qué ocurriría si la comunidad de células del moho del lodo se organizaba a sí misma? ¿Qué ocurriría si no hubiera marcapasos?. La corazonada de Keller y Segel dio resultado dramáticamente. Mientras que carecían de las herramientas de visualización avanzadas de las computadoras actuales, los dos garabatearon una serie de ecuaciones usando papel y lápiz, ecuaciones que demostraron de qué manera las células del moho podían desencadenar la agregación sin seguir a un líder, simplemente alterando la cantidad de AMP que liberaban individualmente, luego siguiendo las trazas de la feromona que habían encontrado mientras vagaban en su ambiente. Si las células del moho bombeaban suficiente AMP cíclico, comenzarían a formarse agrupaciones de células. Estas comenzarían a seguir la trazas creadas por otras células, creando un anillo de retroalimentación positiva que estimularía a más células a reunirse al grupo. En un trabajo publicado en 1969, Keller y Seguel argumentaron que si cada célula simplemente liberara AMP cíclico en base a su propia evaluación local de las condiciones generales, la gran comunidad de moho del lodo podría muy bien poder agregarse en base a los cambios generales del ambiente - todo esto sin una célula marcapasos que les diera una orden. "La respuesta fue muy interesante," dice Keller ahora. "para cualquiera que hubiera entendido las matemáticas aplicadas, o hubiera tenido una experiencia en la dinámica de los fluidos, esto era algo conocido para ellos. Pero para los biólogos, no tenía sentido. Hubiera dado seminarios a biólogos y hubieran dicho, '¿Y bien?¿Adónde está la célula fundadora? ¿Adónde está el marcapasos?' No les hubiera producido ninguna satisfacción." Efectivamente, la hipótesis del marcapasos continuaría como modelo reinante durante otra década, hasta que una serie de experimentos demostraran en forma convincente que las células del moho del lodo se organizaban desde abajo. "Es sorprendente para mí qué difícil es para la gente pensar en términos de fenómenos colectivos," dice Keller actualmente. Treinta años después que los dos investigadores bosquejaron su teoría en papel, la agregación del moho del lodo actualmente es reconocida como un caso de estudio clásico en la conducta de abajo hacia arriba. El colega de Keller en el MIT, Mitch Resnick ha desarrollado una simulación en computadora sobre la agregación de las células del moho del lodo, permitiendo a los estudiantes explorar la mano misteriosa, invisible de la auto-organización alterando la cantidad de células en el ambiente, y los niveles de AMP cíclicos distribuidos. Aquellos que usan por primera vez la simulación de Resnick invariablemente dicen que las imágenes de la pantalla - agrupaciones brillantes de células rojas y trazas de feromonas verdes - les recuerdan los video-juegos, y efectivamente la comparación revela un linaje secreto. Algunos de los juegos de computadora más populares actualmente se asemejan a las células del moho del lodo porque se basan libremente en las ecuaciones que formularon a mano Keller y Seguel a fines de los 60. Nos gusta hablar sobre la vida en la tierra como evolución a partir del caldo primordial. Podríamos igualmente decir que la vida digital más interesante de las pantallas de nuestras computadoras actuales evolucionan del moho del lodo. Fuente: The conected lives of ants, brains, cities and software Autor: Steven Jonson Traducción: Liliana Storino (colaboradora)
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Editora: Ana Herbsztein
Traductora: Sabina Domene