Fisica de los procesos biologicos

FISICA DE LOS PROCESOS BIOLOGICOS
La física dentro de los procesos biologicos se está convirtiendo en la nueva gran frontera para la ciencia en el siglo XXI. Este campo representa una fertilización mutua de ideas y métodos de la biología y la bioquímica, por una parte, y de la física de sistemas complejos, por otra. Esa frontera es el estudio de sistemas complejos, en la que el estudio de lossistemas biológicos complejos constituye evidentemente un eje central. No cabe duda de que la biología es una ciencia que se encuentra en un período de avances asombrosos, sobre todo en lo que se refiere a su capacidad de generar nuevos datos relevantes sobre los procesos que se producen en la materia viva, en una escala que va desde la molécula hasta un organismo completo. Pero estos datos por símismos son insuficientes para generar una comprensión real de estos procesos, debido a la ausencia de un marco conceptual construido sobre la física de materia compleja no en equilibrio. No se trata de una simple cuestión de aplicar los conceptos físicos bien conocidos a una nueva serie de sistemas; la investigación de sistemas complejos y procesos biológicos ya ha revelado, y se espera que sigahaciéndolo, principios fundamentalmente nuevos de autoorganización que permiten a estos sistemas formarse y a estos procesos funcionar con robustez. Así, el estudio de la física biológica es una empresa mixta, que tiene tanto que ofrecer a la comunidad física como a la biológica. La física biológica abarca el estudio de mecanismos físicos fundamentales, y presta especial atención a cómo el genoma deun organismo codifica toda una panoplia impresionante de estructuras y procesos dinámicos, todo ello al servicio de la supervivencia evolutiva.

Diseñoevolutivo
Bajo esta rúbrica, se presenta un gran número de retos para el teórico de los sistemas complejos. Entre los desafíos más importantes figuran la necesidad de hacer frente a un nivel de detalle tremendo, y decidir si estos detallesimportan, y cuándo importan, la necesidad de comprender cuándo los componentes biológicos (moléculas en células, células en tejidos, etc.) actúan de forma cooperativa y no individualista, y la necesidad de discernir cuando el comportamiento es genérico y no ajustado con precisión por el diseño evolutivo.

Con este fin, se ha creado el Centro de Física Biológica Teórica (CTBP), situado en laUniversidad de California de San Diego, con la participación del Centro de Superordenadores de San Diego, el Instituto de Investigación de Scripps y el Instituto Salk de Estudios Biológicos, para que centralice las investigaciones en esta nueva disciplina. El CTBP pretende aprovechar la amplia experiencia y conocimientos de esta comunidad radicada en La Jolla para impulsar nuevos planteamientos para ungran número de cuestiones, entre las que se incluyen la evolución y funcionamiento de las redes reguladoras genéticas, la especificidad de las interacciones proteína-proteína, el control dinámico de la motilidad celular y los mecanismos sinápticos que intervienen en el aprendizaje.

Pliegue proteínico
Un ejemplo detallado serían las biomoléculas. El trabajo de la vida acaba siendo realizado porlas acciones de las biomoléculas. En cierto sentido, estas moléculas sirven de puente entre lo no-vivo y lo vivo. Una sola biomolécula, proteína o ácido nucleico es en sí mismo un sistema complejo comparable en tamaño a las nanoestructuras que son actualmente objeto de estudio por físicos y químicos. Hay una gran variedad de técnicas que son necesarias para estudiar los procesos biológicos, desdelos de más pequeña escala hasta los mayores. A menor escala, la mecánica cuántica interviene cuando examinamos la reorganización de enlaces químicos en las enzimas, al catalizar las reacciones. Por ejemplo, un aspecto cuántico es la transferencia electrónica, de la que se ha averiguado que los túneles que abren los electrones en su trayecto dentro de las proteínas han evolucionado para hacer que...