El Analandés: Informática

Pocas veces asistimos al sobrecogedor encuentro entre dos disciplinas tan divergentes que llegan al punto de parecer distintas. Atendiendo a su currículo parecen más bien convergentes por la necesidad de una hacía la otra. Esto ocurre hoy en día con la Biología y la Informática. Pese a su reciente combinación parcial en una nueva disciplina que florece tan rápido y promete tantos logros científicos como es la Bioinformática, nadie opinaría que la Biología y la Informática son dos caras de una misma moneda, dos contrarios complementarios. Sin embargo, como intentaré defender aquí, ambas disciplinas científicas no solo tienen un nexo común que las hermana si no que más aún, comparten un destino final, oculto entre sus bases teóricas. Lo desvelaré solo al final pese a que creo que se le podría ocurrir a cualquiera, porque a mi entender nadie antes lo ha utilizado para definir la Bioinformática con tanta claridad. Esto lo hago desinteresadamente y no con el objetivo de inflar un poco más si cabe el volumen de este artículo.
Los impacientes, pueden pasar directamente a los apéndices de mi tesis el día que la publique, donde encontrarán prueba suficiente de ello a la sazón de formalismos que más bien parecen las matemáticas del genoma y no los algoritmos informáticos y fórmulas matemáticas que realmente son. Pero si estos les resultan demasiado poco amigables a primera vista, les animo a volver a este ingenuo artículo e intentar encontrar didáctica la subsiguiente y extensa introducción a la Bioinformática, replanteando su definición misma y su lugar en la Ciencia.
Multitud de libros introductorios recientemente publicados tratan sobre la definición de esta nueva disciplina, ofreciéndonos una diversidad de ideas turbadora. Todos ellos se encuentran en el consenso vago y pragmático que comprende el nivel de usuario de computadoras. Tenemos por lo tanto claro que en la Bioinformática hay mucho de ordenadores superpotentes que mantienen Bases de Datos (por supuesto biológicos), que ejecutan algoritmos para el análisis de secuencias, realizan búsquedas de motivos en redes y estructuras mediante técnicas de análisis estadístico, incluso que poseen inteligencia artificial, la capacidad de modelizar y simular sistemas vivos y en general, podría pensarse que la Bioinformática comprende todo aquello que un ordenador nos permite realizar sobre datos biológicos o inspirándose en ellos.

Las técnicas biológicas modernas, fundamentalmente la genómica y la proteómica producen una cantidad de datos tal, que solo se pueden almacenar y analizar utilizando ordenadores. A veces olvidamos que pese a la existencia de las técnicas bioquímicas necesarias, esta inmensa cantidad de datos también son el fruto de nuestra nueva capacidad para fabricar ordenadores suficientemente potentes y del desarrollo científico de la Ingeniería Informática, especialmente en lo que se refiere a Computación de Altas Prestaciones, Lenguajes de Programación, Ingeniería del Software e Inteligencia Artificial. Es por todo esto que tal cantidad de datos biológicos se están produciendo y analizando en masa ahora y no antes, y son al fin y al cabo, un producto informático.
Entonces, definida así de poco formalmente, la Bioinformática estaría bien claro que no merece ser una nueva disciplina y como defienden desde la Informática los paladines del anti-intrusismo, se trata simplemente de un ejemplo de libro sobre Informática Aplicada.
Paralelamente hay muchos biólogos que sin ofrecer una definición alternativa - que les conceda un respiro de aire fresco - se afanan día y noche en intentar asegurar que esta nueva disciplina debe ser parte de la Biología. Pero sin más definición que la que parece haber, la Bioinformática sería ajena desde sus mismas bases teóricas a cualquier otro encuadre distinto al de la Informática Aplicada. Los informáticos son muy buenos clasificando cosas, y si dicen que la Bioinformática es una pequeña aplicación de la Informática, dedicada a la Biología, muy probablemente tendrán razón en lo que dicen y en porque lo dicen.

Para terminar de reconstruir este escenario básico de tendencias, por fortuna sin mucho que aportar (ni en número ni en sus argumentos) también existen los contrarios al progreso, que en forma de personalidades conservadoras no desean saber nada de este tipo de mezclas antinaturales y siguen buscando la fuerza mayor de la Evolución Molecular en las mutaciones puntuales, aplicando las fórmulas neodarwinistas. E incluso los hay que fuera del método científico, buscan en la Selección Natural un escenario ideal para justificar el diseño inteligente en contra de sus mismísimas bases lógicas.
En cuanto al resto del escenario, me remito al último antecedente que sobre un caso similar ha ocurrido en la historia reciente de la Biología: apuntaré al nacimiento de la Biología Molecular y a las reacciones hegemónicas que esto generó desde la Bioquímica, que ahora pueden entenderse análogas a las que esta ejerciendo la Informática.
Parece que no será fácil encontrar un punto de encuentro, solo hay que dejar juntos el tiempo suficiente a un biólogo y a un informático para que dejen de entenderse (si es que lo hacen en algún momento de forma productiva). Por ello este objetivo es clave en este artículo (o ensayo) mio: debemos encontrar el consenso en el cual la Bioinformática entre tanto dentro de la Biología como de la Informática, de tal forma que emerja la sinergia entre ambas disciplinas y se enriquezca toda la Ciencia.
Así la Bioinformática tendrá un conjunto de nuevas técnicas desarrolladas específicamente desde la Informática para aplicarse en un entorno propio y relativo a lo que realmente estudia, que no es otra cosa que una parte central y teórica dentro de la Biología y nada más que la biología. Abandonar la falsa región fronteriza entre esta y la Informática. En este punto queda ya muy claro que en mi particular visión de la Bioinformática, esta queda de alguna manera dentro de la Biología pese a tratarse de pura teoría de la información, y se entendería como la informática de los seres vivos, un hermoso lugar teórico dentro de la Biología pura y dura. Y esto constituye para mi, su definición vulgar.
Los informáticos pueden sentirse agobiados por esta clasificación, pero clamo a su capacidad integradora y clasificadora inigualable para que lo comprendan.
Para buscar una definición más formal, sin llegar al extremo de recurrir a formalismos matemáticos, tengo que dedicar algunas líneas a recorrer un camino farragoso. Espero salir indemne de él y convencer a la audiencia en el último momento con la contundencia necesaria.
Yo no soy biólogo ni químico. Tampoco informático. Aunque estudié Bioquímica tampoco soy bioquímico. Tan solo hace falta pegar un vistazo a mi currículum para afirmar que no parece quedar muy claro lo que soy. Pertenezco a un plan de estudios casi tan viejo como yo, el del año 1976 . Entonces la Bioquímica se estudiaba bien desde la Química o bien desde la Biología, como si hubiera dos Bioquímicas. ¿He dicho bien? Me equivocaba. Esto no esta nada bien. No me considero un mal estudiante, pero para no levantar demasiada crispación baste con opinar que aprendí demasiada Química en comparación con lo poco que sabía de Biología. Esto fue así porque estudié Bioquímica en la Facultad de Ciencias Químicas. Por otro lado, conste que los bioquímicos que he conocido y que estudiaron la carrera desde la Biología, a nivel molecular andan tan perdidos como me encuentro yo por el enciclopédico árbol de las especies. Y es que en el proceso de aprendizaje hay un factor limitante para todos que es el tiempo y contra el que solo existe un arma: La organización.
No se si tendré razón, pero soy pragmático y decidido: siempre quise estudiar Biología Molecular. Ni Química, ni Biología y por extensión tampoco exactamente Bioquímica. Entonces me pregunto ¿Porque no me enseñaron más de lo que necesitaba reduciendo el tiempo dedicado a las asignaturas que necesitaba menos? Con los nuevos planes de estudio todo esto se ha resuelto como mejor se ha podido, pero temo que ahora ocurra lo mismo con la Bioinformática. ¿Por que me lo temo? Porque me parece que he terminado siendo un bioinformático y todo este movimiento de implantación académica me afectará directamente el resto de mi vida. Espero que no suene pretencioso, pero para quien esté realmente interesado diré que por la disciplina que siempre me he sentido devoto es por la enseñanza. Por ser profesor algún día. Transmitir la información de generación en generación.
Como suele decirse uno nace o se hace. Bueno, pues yo creo que incluso el que nace tiene que hacerse, la diferencia esta tan solo en que éste lo tenía bien claro desde el principio. Por lo demás todos somos iguales.
Lo único que me gustaría constatar con todo esto es que estudié Biología Molecular como buenamente pude y me dejaron, porque en España todavía no existe esta facultad ni mucho menos la especialización en Bioinformática. Si con dieciocho años hubiera pensado que a través de la Informática podría llegar a la Biología Molecular, habría estudiado Informática. Y no lo hice por una razón muy clara: porque me apasionaba la Biología, mientras que la Informática simplemente me resulta importante y necesaria. Creo que no me equivoqué. Con las nuevas carreras de tres años y las maestrías de especialización debemos resolver este problema. Una de estas maestrías debería ser la Bioinformática y el plan de estudios de Biología tendría que centrarse de pleno en la Biología Molecular. Y es en esta hipotética facultad dónde, efectivamente, me gustaría enseñar algún día a las futuras generaciones lo poco que se y que tengo claro.
Mi perfil profesional no es un fenómeno único y cada vez hay más personas con motivaciones semejantes. Con los tiempos que corren los niños se mueven en la Informática cada vez con una mayor solvencia y una abrumadora comprensión casi instintiva, mimética. Actualmente me considero ampliamente superado por ellos ¿No es esto acaso prueba suficiente de la potencia inherente a la evolución biológica?
El misterio de la vida ha sido siempre el gran interrogante inexplicable que deseo colaborar en descifrar. Y pese a la secuenciación de los genomas, que era nuestra gran esperanza, ahora este misterio nos inquieta si cabe más que nunca. Hay mucho trabajo por hacer.
Me alegro de haber dedicado mi vida de estudiante entre otras cosas a la Biología Molecular desde el punto de vista de un experto en ordenadores, de no haber dejado nunca de vivir entre cables, monitores, teclados y microchips. Me enorgullezco de que la primera vez que me sentí motivado a escribir más de cien lineas de texto, fueran en lenguaje BASIC utilizando un teclado y un procesador Z80 en lugar de hacerlo en el colegio con un lápiz y un papel. Me siento orgulloso de haber trabajado dos años en la mejor empresa de informática del mundo, Sun, y cuatro en el Instituto de Investigaciones Biomédicas “Alberto Sols” rodeado de científicos de máxima calidad. Todas mis aficiones y mi profesión se encuentran unidas en una única disciplina científica, que nadie puede negarlo, brilla con luz propia.
Por todo esto, deseaba compartir mi visión de la misma aquí, y egoistamente definir la Bioinformática, pese a que ni siquiera soy Doctor y tengo consciencia plena de que no convenceré a muchos.
Por supuesto, no se me olvidará desvelar el prometido nexo de unión que comprendo entre la Biología y la Informática: Una estudia la vida mediante la Teoría de la Evolución, la otra estudia las computadoras y le es propia la Teoría de la Información. ¿Y que es la vida? ¿Un cristal inhomogeneo que se alimenta de entropía negativa como definió el gran Schrödinger? No lo sabemos bien, pero conocemos porqué existe, cual es su secreto: Crick lo descubrió. Estaba peinando canas perdido entre fórmulas escribiendo su tesis sobre estructura de proteínas cuando observó el cuadro abstracto del ADN fotografiado mediante rayos X y entonces lo entendió todo. Supo comprender el cuadro en toda su magnitud porque Schödinger, Darwin y Haeckel se encargaron de enseñarnos a todos el camino: la vida existe porque en alguna parte, algo que le da forma, contiene y transmite todo su misterio mientras evoluciona de generación en generación. El secreto de la vida está en la estructura del ADN y en ésta solo hay información formal, que es precisamente lo que estudia la Informática y no otra ciencia.
Pero para que el nexo de la Biología y la Informática genere el movimiento propio de una ciencia nueva, necesito presentar a otro científico que aparentemente nada tendría que ver con la Biología, el contrario complementario de Francis Crick: Claude E. Shannon.
Si Francis Crick es el padre de la Biología Molecular y ganó el premio Alfred Nobel pese a terminar su tesis con 37 años, Claude E. Shannon es el padre de la Teoría de la Información así como de la Electrónica Digital y fue galardonado con el premio Alfred Noble por su temprana tesis con apenas 20 años de edad. Nótese que este último premio no tiene ninguna relación con el otro premio de casi idéntico nombre, pero debo reconocer que todo ello resulta una serendipia impresionante. Aún nos falta lo mejor: la tesis de Crick, el primer biólogo molecular y un verdadero premio Nobel tiene muy poco que ver con el ADN y no es especialmente relevante. Por el contrario, la tesis de Shannon, el primer informático digital y ganador del prestigioso sucedáneo americano, es considerada probablemente la mejor tesis doctoral del siglo pasado. Hay que prepararse mucho para lo que viene, porque su tesis tiene por título el siguiente: “An Algebra for Theoretical Genetics”.

Y con esto creo que se cierra el nexo teórico y genial entre la Biología y la Informática.
Me resulta imposible pensar en la Bioinformática de otra manera que no sea una disciplina nueva y enorme que trata de estudiar la información que contienen los seres vivos en todas sus dimensiones científicas. Desde cómo surgió esta capacidad de perpetuar la información en el seno de un mundo inerte de pura física, tal como lo advirtió Erwin Schrodinger, pasando por cómo la vida evolucionó hasta que Charles Darwin se dio magistralmente cuenta de ello y cómo se almacena y se utiliza la información en cada momento desde una sola molécula, la del ADN, que transformó en maestro de genios a un desconocido Francis Crick. Todo ello sin necesitar complejas fórmulas físicas, sin recurrir a protocolos experimentales bioquímicos y sin basarse más que en dos conceptos y sus teorías base: La Teoría de la Evolución y la Teoría de la Información.
Para desarrollar la Bioinformática tan solo necesitamos aplicar el álgebra y la lógica a los datos biológicos, y el resto es accesorio (que no por ello carente de importancia, sobre todo en lo referente a la validación experimental). Es de este modo que nos encontramos ante una nueva forma de hacer ciencia y por lo tanto tenemos una nueva disciplina. Solo de forma semejante Crick se inventó la Biología Molecular sin necesidad de haber visto nunca un gen (y mucho menos secuenciarlo) utilizando tan solo su genialidad para definir con sumo detalle todo el dogma central. Shannon por su parte definió por sus propios medios la Informática tal y como la conocemos, digital, así como su más famoso ancestro, Thomas Edison, fue capaz de controlar y canalizar, ni más ni menos, que el fenómeno de los fenómenos: la electricidad. Y de paso regalárselo a precio de saldo al resto de los hombres. Eso si son palabras mayores.
No tenemos muy claro quienes serán reconocidos como los padres de la Bioinformática (mi voto va dedicado a Craig J. Venter) ni si ésta es tan sólo un afortunado nombre más molecular que la generación anterior a la mía ha querido dar a la Biología Computacional “de toda la vida” mientras que a la vez también intentamos definir sin mucho éxito que es la nueva Biología de ¿Sistemas? (ya hay una biología de sistemas desde hace largo tiempo, que estudia los sistemas biológicos, como los ecosistemas, y otros conceptos de nivel inmediatamente superior al de organismo o individuo). En mi modesta opinión, y para no complicarme innecesariamente, considero (o debería decir mas bien creo) que buena parte de las tres trata contextualmente de lo mismo y refiriéndome a la semántica como elemento puramente organizador (o pegamento aglutinador de conceptos), veo inteligente utilizar como nombre para esa parte común que hoy existe entre Bioinformática, Biología Computacional y Biología de Sistemas el término único de Bioinformática, porque esta se trata - por pura ontología en su semántica - de una disciplina que hereda conceptos científicos tanto de la Biología moderna (la Molecular) como de la Informática moderna (la Digital). Ambas estudian la generación, el almacenamiento y la ejecución automatizada de la información utilizando soportes basados en elementos discretos, una está formada por materia viva y tiene base cuatro (A, C, G y T) mientras que la otra se construye mediante componentes electrónicos y utiliza la base dos (0 y 1). Vistas así, ambas disciplinas apenas resultan diferentes en su base formal y cabe esperar que lo que funciona para una, también funcione en la otra, retroalimentándose y existiendo entre ellas un más que posible enfoque común.
De otra manera que no sea siguiendo este largo argumento, podemos cometer el error de considerar la Bioinformática como una parte de la Informática o una aplicación de la informática a la biología lo cual espero de todo corazón haber conseguido demostrar como una vía errónea desde el punto de vista científico.
Finalmente coloco a la Bioinformática dentro de la Biología por razones puramente humanistas. En realidad se trata del nexo entre la Biología y la Informática, que las hermana a un mismo padre: la Teoría de la Información, y una misma madre: la Teoría de la Evolución. No se trata de un conjunto de partes de dos ciencias distintas, si no de la evolución inevitable de ambas, hermenéuticamente hablando. Un biólogo moderno no puede ignorarla, y aunque sea mínimamente, debe estudiarla para mejorar sus conocimientos generales de Biología. Un informático, sin embargo, hoy por hoy no la necesita y le es completamente accesoria aunque a nivel teórico le sea más cercana. Personalmente, la Informática Bioinspirada, para mi es la otra cosa y trata puramente de Informática por muy inspirada en la Biología que esta esté. Algún día se fusionarán Bioinformática e Informática Bioinspirada, utilizando sus elementos comunes, como el de la electricidad. Probablemente se unirán según los dictados de la Electrónica Digital y de la Neurociencia para ofrecernos un campo apasionante que en mi opinión puede ser clave en la evolución de nuestra propia especie. Esta ciencia futura incluso tiene ya un nombre: La Biónica.
En el primer párrafo de este ensayo dije que Informática y Biología también comparten un destino común, ¿No es así? Servido esta.
Y con esto el hombre cerrará completamente el círculo entre estas dos ciencias más allá de la base teórica que ambas comparten.
Esto ha sido lo más importante que he llegado a aprender durante el estudio y desarrollo de mi tesis doctoral y es lo que pienso que merece verdaderamente la pena compartir y difundir. Que la Bioinformática es una disciplina nueva, síntesis mental de la Biología y la Informática que los humanos hemos “creado” en nuestra interpretación del mundo, como ciencias. El resto de lo que se sobre Bioinformática, solamente constituye mi pequeño y discutible rincón dentro de esta ciencia.