Durant dècades, una part de la recerca en biologia es va centrar a identificar el paper dels gens individuals. Aquest enfocament va transformar la ciència, però també tenia límits. Les cèl·lules no funcionen com una suma de parts separades. Funcionen com a sistemes complexos i dinàmics, on gens, proteïnes, metabòlits i senyals interactuen constantment.
Aquest és el punt de partida de la biologia de sistemes: un enfocament que busca entendre un procés biològic com un tot (el “sistema”), en lloc d’estudiar-ne només un component (els gens individuals) cada vegada.
La idea és senzilla, però les implicacions són enormes. Si els investigadors i investigadores poden captar prou informació sobre un sistema biològic i entendre com interactuen les seves parts, poden començar a descriure’l, modelitzar-lo i predir-lo.
Mirant més enllà dels gens individuals
Ara sabem que un gen no actua sol. La seva funció depèn d’on i quan s’activa, i de com hi interactua la resta de components de la cèl·lula.
El color dels ulls n’és un bon exemple. Les mutacions o els al·lels d’un sol gen influeixen en el color dels ulls, però la síntesi del pigment és en realitat el resultat d’una cascada multigènica: una cadena d’esdeveniments en què intervenen múltiples gens i vies cel·lulars. D’aquestes interaccions cel·lulars complexes emergeixen noves funcions que no s’havien previst.
Una nova manera d’estudiar la vida
La biologia de sistemes ha crescut de la mà dels avenços tecnològics. Ara el personal investigador pot registrar els esdeveniments relacionats amb un procés biològic concret i generar una quantitat de dades sense precedents, des de gens i ARN fins a proteïnes i metabòlits. És el que s’anomena el món de les “-òmiques”, que inclou la genòmica, la transcriptòmica i la proteòmica.
Aquestes tecnologies generen grans volums de dades, de manera que processar aquesta informació requereix més que la biologia experimental tradicional. També exigeix una nova filosofia de treball: equips interdisciplinaris amb persones de l’àmbit de la biologia, matemàtiques, enginyeria, estadística i informàtica treballant plegades.
Del big data als models biològics
El gran volum de dades quantitatives ha obert una nova possibilitat en biologia que fa una dècada gairebé no s’imaginava: utilitzar dades biològiques per construir models. La comunitat científica intenta registrar tants esdeveniments rellevants com sigui possible dins d’un procés biològic i després fan servir eines computacionals per identificar els patrons i les regles que en governen el comportament.
Si aquests models són prou bons, poden ajudar els investigadors a anticipar com respondrà un sistema en condicions diferents.
Per això la biologia de sistemes sovint s’associa a la idea de biologia predictiva. En lloc de limitar-se a descriure allò que s’observa, pretén anticipar què pot passar després.
