12/Ago/08

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¿Podemos hacer software que nazca a la vida?

Los científicos se reunirán para debatir las más recientes técnicas para crear vida artificial, y en el proceso, esperan solucionar uno de los enigmas claves de la evolución

¿Esta la evolución a punto de entrar en una nueva fase? Ayer, 300 biólogos, científicos de computadora, físicos, matemáticos, filósofos y científicos sociales de todo el mundo se reunieron en Winchester. Su objetivo es abordar uno de los mayores desafíos de la ciencia moderna: Cómo crear una verdadera forma de vida artificial.

La idea de que la vida debe su existencia a alguna "esencia vital" o "chispa animadora" ha sido desacreditada en los círculos científicos desde hace mucho tiempo. En cambio, se cree que la primera cosa viva apareció después de que una reacción química cruzó el límite que dividía los objetos inanimados de la clase de reacciones "orgánicas" auto-replicantes que manejan nuestras células.

Los investigadores de vida artificial, o "ALife", adoptan dos enfoques básicos. En ALife "mojado", los científicos juguetean con microbios y otros formas sencillas de vida, o tratan de cocinar cócteles de químicos en agua (por eso "mojado") que tienen la capacidad extraer energía y materias primas del ambiente, para cultivar y reproducir, y desarrollar en última instancia. Mientras tanto, los de Alife "en silica" usan chips de silicio para tratar de encender la chispa de vida en el corazón de una computadora.

En este último campo, se llevó a cabo un célebre experimento hace casi dos décadas por el Dr. Thomas Ray, en la University of Delaware. Creó el primer intento exitoso de evolución Darwiniana dentro de una computadora, en el que unos organismos -trozos de código de computación- pelearon por memoria (espacio) y potencia de procesador (energía) dentro de una acordonada "reserva natural" dentro de la computadora.

Su experimento evocador fue llamado "Tierra" (en español). En 1993 estaba en Oxford y parecía ser una herramienta vital para ayudar a comprender por qué el mundo hierve en diversidad, desde la selva tropical hasta el arrecife de coral.

Para que ocurra la evolución, el Dr. Ray tuvo que permitir que sus programas mutaran. El lenguaje de programación de "Tierra" que diseñó era bastante robusto y pudo funcionar a menudo después de las mutaciones. También tenía selección natural: un programa llamado La segadora mataba el software viejo y defectuoso, y permitía que los organismos más exitosos monopolizaran los recursos.

El 3 de enero de 1990, empezó un programa de unas 80 instrucciones, el equivalente en "Tierra" de un organismo asexuado unicelular, análogo a las entidades que algunos creen pavimentó el camino hacia la vida. La "criatura" -un conjunto de instrucciones que también formaron su cuerpo- identificaría su origen y su final, calcularía su tamaño, se copiaría en una región libre de la memoria, y entonces se dividiría.

En poco tiempo, el Dr. Ray vio un mutante. De una longitud ligeramente menor, podía hacer un uso más eficiente de los recursos disponibles, de modo que su familia creció en tamaño hasta que sobrepasaron la cantidad del antepasado original. Las mutaciones siguientes necesitaron aún menos instrucciones, de modo que podían llevar a cabo sus tareas más rápidamente, extendiéndose sobre más espacio de computadora disponible.

Apareció una criatura con aproximadamente la mitad de la cantidad de instrucciones, demasiado pocas para reproducirse a la manera original convencional. Al ser un parásito, dependía de los otros para multiplicarse. Tierra incluso llegó a desarrollar hiper-parásitos -criaturas que obligaban a otros parásitos a ayudarlos a multiplicarse. "Conseguí toda esta diversidad ecológica con el primer disparo", dijo el Dr. Ray.

Otras versiones de evolución de computadora siguieron. Los investigadores pensaban que con más potencia de computadora, podrían crear criaturas más complejas; cuento más rico era el ambiente de la computadora, más rico podía ser el ALife y multiplicarse.

Pero estos escenarios virtuales han resultado ser asombrosamente estériles. El profesor Mark Bedau de la Reed College en Portland, Oregon, argumentará en la reunión de esta semana -la 11ª Conferencia Internacional sobre Vida Artificial- que a pesar de la promesa de que los organismos podían un día reproducirse en una computadora, tales sistemas pierden fuerza rápidamente, a medida que las posibilidades genéticas no son de final abierto, sino predeterminadas. A diferencia del mundo real, el resultado de la evolución de computadora es desarrollado en su programación.

¿Su conclusión? Aunque la selección natural es necesaria para la vida, algo falta en nuestro conocimiento de cómo la evolución produjo criaturas complejas. Por esto, no quiere decir diseño inteligente -la afirmación de que sólo Dios puede encender el papel azul de la vida- sino algún otro concepto. "No sé cuál es, ni pienso que alguien más lo sepa, al contrario de las afirmaciones que se escuchan", dice. Pero cree que ALife será crucial en el descubrimiento del mecanismo faltante.

El Dr. Richard Watson de la Universidad de Southampton, co-organizador de la conferencia, se hace eco de sus preocupaciones. "Aunque Darwin nos dio un componente esencial de la evolución de la complejidad, no es una teoría suficiente", dice. "Hay otros componentes esenciales que están faltando".

Uno de éstos podría ser la "auto-organización", que ocurre cuando las unidades más simples -moléculas, microbios o criaturas- trabajan en conjunto usando reglas simples para crear patrones y comportamiento complejos.

Caliente un platillo de aceite y se auto-organizará para formar un patrón de panal, con "celdas" adyacentes que se forman a medida que el aceite gira por convección. En las condiciones adecuadas, las moléculas de agua se auto-organizarán en hermosos copos de nieve de seis lados. Junte los químicos adecuados en algo llamado reacción BZ, y uno puede crear un "reloj" que cambia el color con regularidad.

En la conferencia de Winchester, el profesor Takashi Ikegami, de la University of Tokyo, explicará la manera en que opera esa auto-organización entre las aves, que las ayuda a formar bandadas, y en robots, niños, moscas y células, también. Otro expositor clave será el profesor Peter Schuster de la Universidad de Viena.

El Premio Nobel Manfred Eigen tuvo la idea del "hiperciclo" -diferentes componentes que "se alimentan de los desechos de los otros" mientras mantienen una estabilidad en conjunto (a menudo frágil). Este plan fue usado para mostrar cómo los simples químicos cooperaron para crear las primeras cosas vivas hace miles de millones de años.

"La evolución en sí misma no parece que pueda hacer los saltos creativos que han ocurrido en la historia de la vida", dice el Dr. Seth Bullock, otro de los organizadores de la conferencia. "Es un gran proceso a refinar, jugar, etc. Pero la auto-organización es el proceso necesario junto a la selección natural antes de que se obtenga esa clase del poder creativo que vemos a nuestro alrededor.

"Comprender cómo se combinan esos dos procesos es el mayor desafío de la biología".

Diario de vida artificial

Una simple ameba unicelular ha sido convertida en una computadora por los Drs. Masashi Aono y Masahiko Hara en el instituto japonés de investigación Riken. Dominaron la manera en que la criatura responde a la luz para permitirle resolver un famoso enigma llamado el problema del viajante.

La configuración es ésta: Un viajante tiene, por decir, que visitar seis ciudades. Para minimizar sus gastos de viaje, debe encontrar la ruta más corta entre ellas, una que pase por cada ciudad sólo una vez. Cuando la cantidad de ciudades crece a varios cientos, la tarea se volverá demasiado compleja incluso para las computadoras más inteligentes.

En este caso, el moho de lodo Physarum polycephalum resolvió el problema para cuatro ciudades. El equipo aprovechó dos hechos: la criatura quiere tener el área de cuerpo más grande, pero no le gusta la luz. Por lo tanto, la forzaron a buscar nutrientes por ramas específicas -las rutas entre las ciudades- mientras trataba de minimizar su exposición a la luz.

Hugo Marques de la Universidad de Essex hablará de un intento innovador para dar algo de imaginación a las computadoras, que él cree "puede ser un paso importante hacia la construcción de un robot con vida mental". Tratará de imitar la relación entre el cerebro y el cuerpo humano al darle a una conciencia robótica un esqueleto donde habitar.

Los científicos también esperan aumentar nuestra capacidad de investigar la contaminación y el cambio climático usando "polvo inteligente", unos chips inalámbricos con su propio suministro de energía y sensores que se vinculan entre sí vía radio. La conferencia de Winchester escuchará una propuesta del profesor Davide Anguita y el Dr. Davide Brizzolara de la Universidad de Génova por un equivalente marino llamado plancton inteligente, que proveerá de "inteligencia de cardumen".

Una nueva manera de luchar contra los mensajes indeseados de correo electrónico ha sido desarrollada por Alaa Abi-Haidar de la Indiana University y por Luis Rocha del Instituto Gulbenkian de Ciência, en Portugal. Está inspirada en la manera en que el sistema de inmunidad del cuerpo lucha contra las enfermedades invasoras y, de acuerdo con el Dr. Abi-Haidar, promete mayor resistencia que los sistemas existentes a los cambios en la proporción de los mensajes indeseados sobre el total.

Fuente: Telegraph. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard