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Una biología de sistemas de libro de texto

A First Course in Systems Biology

Eberhard O. Voit

Garland Science, Nueva York, 2012

  • Néstor Torres Darias

  • Dept. de Bioquímica y Biología Molecular. Decano de la Facultad de Biología. Universidad de La Laguna

La biología de sistemas (BS) ha dejado de ser un término de moda para pasar, gradual pero inexorablemente, a ocupar un puesto central en la biología del siglo xxi . Bajo esta denominación, o bajo la que adopte en el futuro, los principios y metodologías que constituyen el núcleo central del enfoque sistémico han llegado (en realidad, han vuelto) para quedarse. Por ello muchos foros científicos y académicos han venido reclamando la necesidad de integrar en los distintos programas formativos, tanto de grado como de posgrado, los conceptos y técnicas de la biología de sistemas. Tarea esta, sin embargo, difícil de acometer. Y no solo por las inercias que es preciso vencer en nuestro sistema de educación superior en relación con la incorporación de nuevos planteamientos curriculares, sino también por las especiales dificultades que se presentan en este caso particular. Entre estas está el hecho de que el currículum básico de la biología de sistemas se separa del típico de los programas formativos al uso. La formación de un biólogo de sistemas implica conocimientos de biología, en especial, aunque no exclusivamente, de bioquímica, biología celular, genética molecular, fisiología y farmacología, pero también y no en menor medida, de matemáticas (ecuaciones diferenciales, deterministas y estocásticas; análisis de estabilidad y sensibilidad, estadística, etc.), termodinámica y computación. Conocimientos todos ellos conectados por un principio general que los coordina y sistematiza: la construcción de modelos cuantitativos de los procesos biológicos. La biología de sistemas es, pues, modelización matemática, y a partir de ahí, análisis, comprensión y predicción de las propiedades emergentes de los sistemas. Entonces, ¿qué fórmula integraría todos estos elementos en una propuesta curricular coherente que permitiese el despliegue de las mismas en un curso académico?

En el transcurso de mi actividad docente en los últimos diez años me he venido enfrentado a esta cuestión, al tiempo que he ido siguiendo de cerca las propuestas publicadas. No se trata aquí de analizarlas, pero sí cabe exponer una conclusión: si bien la mayor parte de ellas son aportaciones interesantes todas adolecen de ser parciales y, cuando la propuesta era más comprehensiva, el tono se alejaba mucho del propio de un texto de orientación docente. Este panorama ha cambiado, felizmente, desde la reciente la publicación del profesor Eberhard Voit A First Course in Systems Biology. Este libro, de lectura amena y estimulante, es una excelente aproximación tanto a lo que debería ser el corpus conceptual de la BS como al programa viable que conformaría un curso general de introducción a la biología de sistemas.

«Se abordan, con detalle y exquisito cuidado pedagógico, la modelización de dos sistemas que se complementan mutuamente: la respuesta al estrés térmico en levadura y la modelización del corazón.»

La primera parte ocupa cuatro capítulos y está dedicada a recorrer los conceptos matemáticos necesarios para poder abordar con éxito cualquier ejercicio de modelización. Viene precedido por un capítulo introductorio en el que se profundiza en los postulados de la biología de sistemas y en los principios conductores de cualquier proyecto de investigación en la misma. Es a partir de esta introducción, una reflexión sobre lo que significa hacer ciencia y el papel de la modelización en la misma, que se justifican los contenidos y estructura del resto del texto. La segunda parte se extiende a lo largo de cinco capítulos y recorre los temas fundamentales de la genética molecular, el metabolismo, la señalización celular y la dinámica de poblaciones, áreas en las se basan una parte significativa de los ejercicios más importantes y satisfactorios de modelización realizados hasta el momento. Estos dos bloques constituyen la parte central del texto, al que siguen dos capítulos que, por su planteamiento y contenidos, constituyen uno de los aciertos del diseño de esta obra. En ellos se abordan, con detalle y exquisito cuidado pedagógico, la modelización de dos sistemas que se complementan mutuamente: la respuesta al estrés térmico en levadura y la modelización del corazón. Cada uno de ellos se desenvuelve en escalas distintas, tanto físicas como temporales y se abordan con diferentes técnicas de modelización. Su posición en este punto del programa propicia que el estudiante centre su atención en las particularidades de cada sistema, dándole así la ocasión de movilizar los conocimientos previamente adquiridos y le expone y guía en el proceso mental que conduce desde la observación del sistema a la representación y el análisis del mismo mediante un modelo matemático. El cuarto bloque (cuatro capítulos) son el colofón natural del curso. El estudiante, pertrechado ya con los conocimientos y la experiencia necesarios, está en condiciones de apreciar las oportunidades que plantea la biología de sistemas en ámbitos de gran trascendencia como son los de la biomedicina y el diseño de nuevos organismos (lo que conecta con cuestiones tales como el origen de la vida, la biotecnología y la detección de principios generales de diseño y operación). El libro termina con un capítulo en el que se plantean algunas de las fronteras más excitantes de investigación de nuestro tiempo (la investigación del cerebro, del ambiente o el desarrollo de una teoría de la biología) para las que la biología de sistemas supone una alternativa esperanzadora.

No puedo terminar esta reseña sin una referencia a las características del texto que subrayan las diferencias cualitativas que posee respecto a otros y que lo sitúan por delante desde el punto de vista formativo. La primera es que todos los capítulos incluyen una serie de ejercicios que permiten al estudiante practicar lo aprendido, de manera que la información se transforma en conocimiento por la vía de su aplicación a problemas concretos. Para la realización de muchos de estos ejercicios se suministra un programa de simulación e integración numérica, de sintaxis e interpretación sencilla, que puede instalarse en cualquier ordenador personal y usarse como herramienta a lo largo del curso. Por último, tanto los profesores como los estudiantes tienen a su disposición una serie de materiales (glosarios, tablas de datos, sugerencias para la resolución de los problemas e ilustraciones) que facilitan enormemente el estudio y exposición de los temas desarrollados.

A First Course in Systems Biology es el libro que hubiera querido escribir y poner a disposición de mis alumnos. Y puesto que ya está publicado, solo me resta desear que sea conocido y empleado en nuestro sistema de educación superior, a lo que sin duda contribuiría mucho que estuviera accesible en castellano.


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