"Un modelo muy simple no captura la complejidad de la biología"

Alfonso Valencia, de 43 años, investigador del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, es uno de los pioneros de la bioinformática en España. Desde 1994 dirige el Grupo de Diseño de Proteínas en el Centro Nacional de Biotecnología. Es vicepresidente y uno de los fundadores de la Sociedad Internacional de Biología Computacional y acaba de ser nombrado director del nuevo Virtual Institute of Bioinformatics (VIB), a punto de constituirse con financiación de la Fundación Genoma España. Valencia cree que uno de los retos más ambiciosos a que se enfrenta ahora la bioinformática es crear modelos que predigan el comportamiento de una célula, e incluso tal vez de un organismo completo.

"El genoma contiene toda la información, pero leerlo no basta para decodificarla"

"Por primera vez hay datos para preguntar cómo funciona un sistema celular"

Pregunta. Hay quien afirma que la genómica y la proteómica están convirtiendo a la biología por fin en una verdadera ciencia. ¿Está de acuerdo?

Respuesta. Como biólogo no es así como más me gusta expresarlo... Es que hasta ahora la biología molecular ha luchado contra la dificultad de recopilar datos. No eran planteables trabajos desde el punto de vista teórico porque faltaban datos básicos. Eso ha cambiado mucho. Han aparecido técnicas muy potentes para recopilar datos de un sistema, muchos y muy distintos datos. Una consecuencia es que hay que aprender a almacenar, comparar, procesar esos datos diferentes: bases de datos de secuencias, de proteínas... Pero eso es como un purgatorio por el que hay que pasar. Lo interesante es que por primera vez hay datos para preguntarnos cómo funciona un sistema celular, cómo evoluciona...

P. Antes se limitaban a observar los organismos y ahora pueden elaborar modelos y tratar de predecir cómo funcionan.

R. Sí, y predecir cómo funciona implica aprender a controlar una célula cancerosa, o entender cómo se ha creado un organismo... O sea, preguntas teóricas sobre la evolución de la vida.

P. Eso es la llamada biología de sistemas, tan en auge ahora.

R. Está en pleno auge. Siempre ha habido biólogos que soñaban con modelizar una célula, pero nunca habían tenido datos. Ahora nos lo podemos plantear. Se discute qué modelizamos: si células, órganos... Si debemos concentrarnos en procesos pequeños, que podemos controlar bien, o si podemos ser más ambiciosos.

P. ¿De verdad podrán llegar a predecir el comportamiento de una célula?

R. Lo cierto es que aún no sabemos cómo se hará esa conceptualización y si es posible. Ahora es el momento de preguntarse si los modelos podrán abordar la complejidad de un sistema biológico y predecir su comportamiento. El punto es el siguiente: si esperas a que se hagan todos los experimentos para determinar las interacciones entre todas las proteínas en una célula, olvídate. No es posible analizar las interacciones de las 4.000 proteínas de una E. coli en todos sus detalles. Y, por otra parte, tampoco podemos simplificar el problema a unas cuantas variables, porque sabemos que los sistemas toman decisiones drásticas, como dividirse o no, vivir o morir, en función de variables muy muy finas, muy ajustadas. Un modelo muy simple no captura la complejidad de la biología.

P. ¿Usted cree que será posible, o no?

R. Creo que estamos entremedias: no tendremos todos los detalles, pero podremos hacer predicciones útiles que respondan a cuestiones biológicas interesantes. Aunque cabe la posibilidad de que los sistemas biológicos están en tal estado crítico que, o tienes todos los detalles, o los modelos no sirven para nada. Esto sería muy decepcionante.

P. El clima es un sistema caótico que sin embargo se puede predecir en cierta manera.

R. Esto es parecido. Pero mientras en el clima los productos están en grandes cantidades, y puedes modelarlos como procesos continuos, los sistemas celulares dependen de copias concretas de proteínas: con ese número de copias el sistema funciona y sin él no. Y no podemos extrapolar directamente la metodología desarrollada para sistemas continuos a sistemas discretos. Es una diferencia importante en cuanto a las herramientas que debemos desarrollar.

P. Toda esa complejidad ¿significa que el genoma no contiene toda la información para construir un organismo?

R. El genoma contiene toda la información. Ahora bien, leer el genoma no basta para decodificar esa información. Encontrar los genes, y cómo se regulan esos genes, y saber cuánto se va a producir de cada proteína en cada momento... nadie piensa en descubrir eso leyendo el genoma.

P. O sea, si alguien llevara a Marte una ristra de letras de un genoma, no podría construir allí al ser en cuestión.

R. Necesitaría una computadora capaz de decodificar ese genoma, de seguir las instrucciones. La máquina sabría que debe producir tal proteína y en tal cantidad sólo si esa otra proteína está en tal otra cantidad y si... Nosotros no conocemos ese código que incluye las interacciones entre todas las proteínas. Hoy por hoy, si tenemos el gen conocemos la secuencia de la proteína, pero no sabemos cómo se pliega, ni si sufre modificaciones después, ni dónde se va a a expresar ese gen -¿en el hígado, en el corazón?-, ni en qué momento del desarrollo. A pesar de que esa información sí está en el genoma.

P. ¿Se escribirá ese código algún día?

R. Hoy nadie intenta ir en esa dirección. Es un sistema altamente complejo, lleno de bucles. Es demasiado, no vamos a conseguir la ecuación que diga "este ADN equivale a este determinado funcionamiento celular". No en un tiempo previsible.

P. Si es así en células, de organismos completos ya ni hablamos...

R. Claro. Sin embargo, por primera vez hay datos sobre cómo son los circuitos de control para organismos como E. coli o levadura. Podría ser una circuitería muy compleja, con muchos niveles. Pero al menos en E. coli parecen bastante sencillos, suele haber una proteína que controla a unas pocas proteínas que ya no controlan a nadie más. No estamos viendo muchos niveles de complejidad.

P. El Virtual Institute of Bioinformatics es fruto de una propuesta hecha hace años por usted, entre otros. ¿Cuál es su objetivo?

R. Una de las áreas desde el principio identificadas como críticas para el desarrollo de la genómica en España fue la bioinformática. Tenemos varios grupos competitivos, pero no lo bastante organizados como para abordar los retos de que hemos hablado. La solución era crea un instituto virtual. Así los grupos siguen en sus centros, en contacto con los problemas diarios en sus propios institutos. Hay ya varios institutos así en otros países. Es muy importante el que el proyecto se evaluara por expertos internacionales, cosa que no se hace con todos los proyectos en este país. En cuanto a los grupos, se sacaron a concurso público y se evaluaron sin participación de quienes habíamos propuesto la idea originalmente.

P. ¿Cómo se financiará?

R. La financiación inicial será de cuatro millones de euros. Luego hará falta un presupuesto parecido por año. Y los propios centros que albergan los grupos destinan también fondos al proyecto. La idea es que ellos se benefician, porque cuentan no sólo con un grupo que trabaja por su cuenta, sino con todo un instituto detrás; sus grupos resolverán más problemas.