Señales que 'hablan' de biología

En biología experimental convivimos a diario con términos como “las células envían mensajes”, “los genes se expresan” o “el sistema inmunitario reconoce lo propio y lo ajeno”. Sin embargo, pocas veces nos detenemos a pensar que, detrás de este vocabulario tan establecido, todas estas expresiones comparten una idea de fondo: describen procesos biológicos como actos de comunicación. A pesar de ello, en el laboratorio tratamos las señales como variables fisicoquímicas, en lugar de reconocer que no están regidas por las leyes de la naturaleza, sino que operan según un conjunto de reglas que hacen posible su interpretación en cada contexto ambiental concreto.

Para explorar esta relación entre biología y comunicación, el Instituto de Parasitología y Biomedicina López Neyra celebró las jornadas tituladas “Biological Languages”, un encuentro entre especialistas en filosofía del lenguaje, teoría biológica y biología experimental para estudiar cómo organismos y células se comunican mediante señales y códigos. Unas jornadas organizadas bajo los auspicios del Life-Hub CSIC y que se centraron en desarrollar la idea de que cada organismo interpreta su entorno según sus capacidades sensoriales, su memoria biológica, y su entorno social, lo que hace que la comunicación tenga un fuerte componente subjetivo.

Durante dos días, discutimos sobre códigos biológicos, comunicación en el desarrollo, señalización en la inmunidad y el cáncer, funciones del ARN y ADN repetitivo, redes de ARN no codificante y elementos genéticos móviles, origen de la vida; además de sobre los diferentes niveles de organización molecular, celular y de organismos. Durante los debates se puso de manifiesto el papel central de la comunicación en la coordinación de los sistemas vivos; así como la importancia de integrar los marcos conceptuales semióticos y de la comunicación social en el diseño experimental, con el objetivo de dar lugar a nuevas aproximaciones para interpretar la biología.  

Integrando lo cualitativo en el laboratorio

Mientras la filosofía del lenguaje y la comunicación han desarrollado toda una serie de herramientas teóricas para pensar qué es una señal, cómo surge el significado y qué reglas permiten la comunicación; la biología experimental (es decir, la práctica), ha aprendido a manejar señales sin comprender qué las convierte en información o, qué relación tienen con el significado (es decir, con su función).

El modo habitual de estudiar una señal es tratarla como un objeto físico que interacciona con un emisor y un receptor, y analizar los cambios que provoca en este último, que a su vez se transmiten por otra señal a otro receptor, y así sucesivamente. Cada elemento puede medirse, manipularse, inhibirse o activarse. Este enfoque encaja bien con nuestra intuición experimental: si podemos describir cada paso cuantitativamente (es decir, el mecanismo), podemos explicar el fenómeno. Así que nos hemos acostumbrado a pensar que el papel de la señal se reduce a “estar presente” y desencadenar un efecto cuantificable. De ahí que nuestras preguntas tiendan a ser de tipo cuantitativo: ¿cuánto sube o baja la señal?, ¿qué concentración alcanza?, ¿cuánto dura?, ¿Cuánto activa el receptor? Y, aunque estas preguntas son esenciales, no agotan el problema. De hecho, hay una cuestión más básica que el trabajo cotidiano tiende a dejar en segundo plano: ¿qué significa esa señal para el orgánulo, la célula, el organismo o incluso el ecosistema que la recibe? 

En busca del sentido biológico

Esta pregunta, en realidad, contiene al menos dos preguntas distintas. La primera es en lugar de qué está actuando la señal. Es decir, qué está representando o sustituyendo dentro de un conjunto de procesos vivos. Preguntar, por ejemplo, “¿en lugar de qué otra cosa está la insulina?” no es una cuestión cuantitativa, ni de estructura química ni de cinética, sino una pregunta sobre su origen y su sentido biológico. Esa pregunta nos podría llevar a la situación más fundamental en la que esa señal todavía no existía, o una situación en la que simplemente no es necesaria y por tanto, el proceso biológico deba coordinarse de otra manera.

La segunda pregunta es aún más radical: ¿qué “sociedad” molecular, celular o incluso de organismos ha construido las reglas que, con el tiempo, se han convertido en hábitos para que la señal sea interpretada de forma relativamente consistente y produzca una respuesta eficaz, y no irrelevante ni contradictoria?

Esta segunda cuestión es crucial porque nos obliga a reconocer algo que a menudo olvidamos: en la señalización biológica no existen leyes universales del significado. No tenemos una ley de acción de masas que nos diga qué significa aumentar la concentración de una señal. La química impone límites, pero no fija por sí sola el sentido biológico. El efecto de una señal no está determinado por una regla física del tipo “si aumenta X, entonces ocurre Y”. El mismo incremento de una molécula puede generar respuestas opuestas dependiendo del contexto. Por ejemplo, la insulina puede tener efectos metabólicos distintos, e incluso contrapuestos, en tejidos diferentes como el hígado o el músculo. La señal es la misma, pero el resultado cambia porque cambia el contexto. 

Sintaxis y pragmática de la comunicación biológica

La comunicación biológica requiere una sintaxis: las señales deben combinarse de forma coherente, porque no cualquier combinación produce una respuesta funcional, como entendemos muy bien en lo que se relaciona con los ácidos nucleicos (ADN). Y requiere también una pragmática, entendida en sentido amplio (incluyendo su dimensión “sociológica”), que llamamos biocomunicación: existe un conjunto de “actores” (factores) capaces de interpretar la señal dentro de un marco compartido evolutivamente.

Receptores, reguladores, moduladores y estados celulares; y su historia evolutiva compartida constituyen el contexto que permite que una señal sea interpretada “correctamente” (es decir con eficacia biológica) y genere coordinación biológica en una situación concreta.

Quizá por eso el laboratorio, aun siendo capaz de medir señales con enorme precisión, no siempre captura lo esencial: que el significado no está dentro de la molécula como una propiedad física, ni en la cadena de señalización como si fuese una ruta metabólica, sino en las reglas que hacen posible su interpretación en un contexto ambiental y social concreto. Distinguir entre las interacciones directas, reguladas por las leyes fisco-químicas, y las interacciones mediadas por señal gobernadas por reglas, y tal vez comprender esa diferencia sea el primer paso para aceptar que, a la biología más básica, todavía le queda un amplio espacio por crecer, afortunadamente no sólo por la vía del desarrollo tecnológico, sino por un esfuerzo de plasticidad intelectual: aprender a pensar la vida no solo como mecanismo, sino también como comunicación.

Coordinación y edición: Adelina Pastor, Delegación del CSIC en Andalucía