Martes 20 de Agosto de 2019


Voces expertas: La computación en la biología molecular
Angel Kuri Morales
Del conocimiento de cuáles son y cómo operan las proteínas en las células depende que seamos capaces, por ejemplo, de dominar las enfermedades. Esta tarea está siendo atacada exitosamente gracias a las herramientas computacionales de Inteligencia Artificial.

Publicado: Jueves, 28 de Abril de 2005

El lector tal vez recuerde que cada una de las células de los seres vivos constituye un mecanismo mucho más fino y sofisticado que ninguno concebido por el hombre. Hasta los más humildes seres unicelulares despliegan una increíble gama de interrelaciones en sus, aparentemente, inocuas e insignificantes existencias.

Pero el hecho es que la relojería biológica está siendo regulada por secuencias de instrucciones que le dicen a cada una de las células de nuestros cuerpos cómo "portarse". En el fondo, cada latido de nuestro corazón y cada pensamiento de nuestro cerebro depende de la información anidada en el ácido desoxirribonucleico que se encuentra en el centro de nuestras células y que luego es convertida en órdenes precisas cuyos ejecutores se llaman "proteínas".

Las proteínas son el portento de la vida: regulan cada una de las minúsculas tareas que son indispensables para la misma. Y lo más sorprendente es que su comportamiento está descrito con una alfabeto de solamente 20 "letras" que los biólogos denominan "aminoácidos" (AAs).

Una brevísima parte de una proteína de la levadura de la cerveza es: "MASTDFSKIETLKQLNASLA...". Esta proteína se llama YAL003W y, entre otras cosas, estimula el intercambio de nucleótidos. De este organismo (llamado Sacharomyces cerevisiae) se conocen ¡más de 17,000 proteínas! Algunas de ellas tienen varios miles de AAs. En el ser humano hay muchas más.

Del conocimiento de cuáles son y cómo operan las proteínas en las células depende que seamos capaces de controlar el metabolismo de los organismos: y, por ejemplo, dominar las enfermedades. Esta tarea está siendo atacada exitosamente gracias a las herramientas computacionales de Inteligencia Artificial (IA). A fin de cuentas, en las proteínas, expresadas como cadenas de AAs, pueden buscarse (y encontrarse) patrones que expresan la regularidad de la naturaleza. Y en esta tarea de búsqueda, las modernas computadoras se destacan.

INTELIGENCIA TECNOLÓGICA

La proteómica computacional es la disciplina que ha surgido, en los últimos años, de la amalgama de las ciencias computacionales y la biología molecular. Estas dos disciplinas, aparentemente tan disímbolas, ahora se hermanan para arrojar luz acerca de los mecanismos de la vida.

En las investigaciones que nuestro grupo ha desarrollado se han encontrado promisorias analogías entre la biología y las tecnologías de la información. Cada gen nos dice algo de las proteínas y cada proteína nos quiere decir algo acerca de nuestra propia esencia biológica. Esa información se encuentra codificada, como si fuera un mensaje que la naturaleza nos está mandando, en nuestras proteínas. Éstas constituyen el texto en el que la naturaleza ha escrito la misión de las especies. Nuestra labor es tratar de entender el mensaje.

Sin las más modernas técnicas de IA esto sería imposible. Hay muchos miles de millones de posibles mensajes en el código biológico. Para tratar de desentrañarlos hemos desarrollado algoritmos que son capaces de encontrar patrones complejos que la evolución ha escondido en nuestras células. Simulando, a pequeña escala, el comportamiento de nuestro cerebro, hemos puesto a trabajar Redes Neuronales Artificiales (RNAs) en una tarea análoga a la que se abocaron los criptólogos del pasado.

Así como Jean-François Champollion descifró los jeroglíficos egipcios, nuestras RNAs buscan descifrar los mensajes en los aminoácidos. De tener éxito estaremos más cerca de entender los mecanismos biológicos de los que dependemos todos los seres vivos. Algún día (no lejano, esperamos) podremos leer el mensaje. Pero, a diferencia de los mensajes que nos legaron las culturas antiguas, estos mensajes no están en piedras o en papiros. Están, literalmente, en cada uno de nosotros.

LINKS RECOMENDADOS

Instituto Autónomo de México: www.itam.mx

Federation of European Neuroscience: http://fens.mdc-berlin.de

Society of Neuroscience: http://web.sfn.org

Asociación Americana de Inteligencia Artificial: www.aaai.org

Laboratorio Nacional de Informática

Avanzada de México: www.lania.mex


Por Angel Kuri Morales, Ingeniero en Electrónica de la Universidad Anáhuac, doctor de Kennedy-Western University y Secretario de la Sociedad Mexicana de Inteligencia Artificial e Investigador en el Instituto Tecnológico Autónomo de México.

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