Geoffrey B. West: "El 4 es el número universal de la vida"



entrevista329.jpgA Geoffrey West (Taunton, Inglaterra, 1940) le gusta caminar por las fronteras del conocimiento. Desde el inicio de su carrera este físico teórico ha soñado con formar parte de una comunidad de científicos interesados por grandes cuestiones, y por fin ha encontrado su Ítaca en el Instituto Santa Fe, en Nuevo México (EE UU), que hoy preside. Allí se ha rodeado de expertos en distintas áreas que colaboran para resolver enigmas a todos los niveles, desde la estructura de la célula a los secretos del cosmos. Todos ellos tienen en común que son sistemas complejos, un concepto de la física que West ha empleado en contextos biológicos y sociales con resultados sorprendentes.

A mediados de los 90, cuando lideraba el grupo de partículas elementales del Laboratorio Nacional de Los Álamos, se propuso estudiar con métodos cuantitativos el más complejo de todos los fenómenos: la vida. Desde entonces su trabajo ha arrojado luz sobre problemas tan dispares como fundamentales: evolución, dinámica urbana, envejecimiento, medio ambiente... En 2006 la revista Time le incluyó entre las cien personalidades más influyentes del momento. Por algo le llaman "el Maestro de la Complejidad".

-¿Qué es un sistema complejo?
-Es difícil condensar la idea en unas frases. Me recuerda lo que alguien dijo en la Corte Suprema de los EE UU sobre la pornografía: "no puedo definirla, pero sé cuando la estoy viendo". Un sistema complejo está compuesto por muchos elementos que se relacionan por medio de reglas sencillas, y estas interacciones producen fenómenos emergentes: el total es más que la suma de las partes. Por ejemplo, una ciudad es mucho más que la agrupación de sus habitantes; tiene una dinámica propia que surge de las relaciones entre ellos. Otra característica de un sistema complejo es que depende de su historia y su contexto: si usted hubiese nacido en EE UU, sería otra persona.

-De la física teórica a la complejidad biológica y social... ¿Por qué este cambio en su carrera?
-Me siguen apasionando los retos más excitantes de la física, como las partículas elementales, las leyes de la naturaleza, pero también me interesan el origen y la estructura de la vida, que son igual de importantes o más. Quiero saber si existen principios de los que pueda extraer una teoría cuantitativa y matemática de la vida. En los diez últimos años he comprobado el poder de la física teórica para resolver problemas de biología, economía, sociedad y sostenibilidad.

-¿Qué herramienta le permite tratar campos tan diversos?
-Cuando empecé a trabajar en biología, lo primero que hice fue aplicar ideas de la física, como las leyes de escala, para descubrir la dinámica de un sistema vivo. Quería averiguar hasta qué punto un animal grande es como uno pequeño, pero a gran escala. Me dediqué a elegir características concretas y ver cómo cambiaban con el tamaño del organismo. Junto con los biólogos James Brown y Brian Enquist estudié la tasa metabólica, que es la energía por unidad de tiempo que necesita un ser vivo para mantenerse. Para un humano la tasa es de unas 2.000 kilocalorías diarias. ¿Y para un mamífero de otro tamaño? Curiosamente, sigue una ley muy estricta: la tasa metabólica crece con el exponente 3/4 de su masa. En otras palabras: si aumentas la masa del animal 10.000 veces, la tasa se multiplica sólo por 1.000. Eso revela una economía de escala en la naturaleza: cuanto más grande eres, menos energía necesitas para mantener tus tejidos. ¡Es sorprendente! Podemos fijarnos en otra variable, como la longitud de la aorta, o en cosas más profundas, como la velocidad de crecimiento; cualquier fenómeno biológico obedece una ley con el exponente 1/4. ¡El 4 es el número universal de la vida! Lo sorprendente es que, al tratar con los fenómenos más complejos que existen, las leyes son muy simples y, además, iguales para distintos seres vivos, cada uno con su historia evolutiva.

-¿Cómo se explica algo así?
-La idea es que la universalidad y simplicidad surgen de la resolución del principal problema al que se enfrenta un sistema biológico: asegurar el mantenimiento de cada uno de sus componentes. La selección natural ha solucionado esto mediante redes de trabajo. Somos un puñado de interconexiones: el sistema nervioso, los huesos, las propias células, todos están compuestos por redes jerarquizadas y ramificadas. Y las restricciones a las que se adaptaron los organismos en su evolución afectaron a sus redes de trabajo, no a los elementos individuales.

-Entonces, según esta visión, la vida está controlada por redes.
-Esa es la idea, y sus propiedades deben ser independientes del diseño de cada individuo. La primera propiedad es que las redes llenan todo el espacio: cada célula está oxigenada por sangre mediante capilares que llegan a todas partes. La segunda propiedad es que las unidades constitutivas de la red permanecen inmutables en el grupo: los capilares de todos los mamíferos son iguales. El tercer punto es el más poderoso: la selección natural ha optimizado el rendimiento de las redes. El sistema cardiovascular que compartimos cabras, humanos y leones gasta la mínima cantidad de energía posible, y así podemos emplearla en tareas biológicamente valiosas, como tener hijos.

-Tanta uniformidad choca con la diversidad de la naturaleza.
-¡Ahí está la clave! La selección natural no ha reinventado las piezas elementales de los organismos: ni las células, ni los capilares ni las mitocondrias. Piense en las redes eléctricas. El convertidor AC/DC de este edificio es el mismo que hay en su casa, en la mía o en Bangladesh. Su arquitectura es diferente, pero sus elementos básicos no cambian. Si doblamos el tamaño del edificio, no se duplica el de cada enchufe. Del mismo modo, mi carne y mis células son como las de un ratón, pero no como las de una araña, porque el "escalado biológico" funciona dentro del mismo grupo taxonómico. La ballena tiene aletas, el elefante trompa y la jirafa un cuello muy largo, pero esas diferencias son irrelevantes, sólo dependen del ambiente específico.

-¿Cómo se utilizan estas ideas para estudiar sistemas sociales?
-Usamos leyes de escala que provienen de millones de mediciones hechas durante años, y buscamos la dinámica y los principios universales que subyacen bajo las estructuras de organización. Ese es nuestro marco de trabajo, válido a todos los niveles: molecular, celular, social... Podemos aplicarlo a muchos problemas: cáncer, evolución, ecosistemas, envejecimiento, etc. Por ejemplo, el caso de las ciudades es apasionante. Desde 2007 la mayor parte de la población del planeta vive en ciudades y en 2050 la cifra será del 80%. La Tierra se está urbanizando, y todos los problemas globales -calentamiento, polución, enfermedad, crimen, accidentes- se originan en la ciudad. La ironía es que las urbes también son la fuente de las soluciones, porque en ellas vive la gente que crea e inventa. Y lo asombroso es que no haya una teoría de las ciudades. No me refiero a un estudio cualitativo. Para mí, una teoría es un puñado de principios, un marco de trabajo matemático en el que puedes modelizar, cuantificar y comprender un problema, como se hace en física. La ciencia debe ser la herramienta.

-Las urbes quizá son los sistemas más complejos, ¿no es cierto?
-Por eso es tan excitante tratar de entender cómo funcionan. En los últimos años he aplicado leyes de escala para saber si las ciudades siguen una dinámica propia. Un perro es un ratón enorme. ¿Y Madrid es Toledo a gran escala? Quizá consistan básicamente en lo mismo, y sus diferencias -una es moderna, otra histórica- sean sólo detalles.

-¿Cómo estudia las ciudades?
-Analizando todo lo que se puede tener en cuenta: sueldos, carreteras, restaurantes, hospitales, coches, universidades, colegios, patentes que genera, etc. Para ello he reunido en el Instituto Santa Fe a un grupo de expertos en economía, geografía, antropología, física... No se puede abordar un problema sin expertos de varias disciplinas, y lo más importante, deben interaccionar de una manera productiva.

-¿A qué se refiere?
-A que un antropólogo y un físico hablan lenguajes distintos. Incluso puede que discrepen sobre qué es la ciencia. Hacer que colaboren eficientemente es un gran reto. Cuando empecé a trabajar con biólogos, comprobé que la única forma de que funcionara era reunirnos cada semana toda una mañana. Exige un compromiso tremendo, como el de una relación. Y aun así hay peleas. A veces llego a casa después de la reunión pensando: "oh, Dios mío, no han entendido nada".

-¿Cuál es la filosofía del Instituto Santa Fe?
-Siempre emprendemos proyectos con grandes ideas y gente extraordinaria. En el panorama académico actual todo el mundo se mueve en campos muy especializados y acotados. Nosotros buscamos gente bien formada que piense a lo grande, que corra riesgos y se atreva a trabajar en líneas multidisciplinares: un físico interesado en economía o un biólogo interesado en antropología. Pero hoy el sistema científico -publicaciones, financiación- obliga a seguir una línea recta y así las grandes cuestiones se pierden. Si quieres ser el experto mundial en una minúscula porción de algo, quizá ganes el Nobel, pero no nos interesas. Si estás dispuesto a explorar una idea en un contexto amplio sin que te coarte tu propia disciplina, eres lo que queremos.

-¿Es una fábrica de Leonardos?
-¡Es lo que nos gustaría! De joven tenía una imagen romántica de la universidad como una comunidad de eruditos. La realidad no es así: haces tu trabajo y punto. Y al final de mi carrera he encontrado el lugar que llevaba buscando 40 años.

-Un lugar donde se resuelven enormes puzles teóricos.
-Exacto. Y al resolverlos descubrimos que la simplicidad está escondida bajo lo más complejo, por eso creo que nuestra visión es poderosa. Cuando te asomas a la biología, todo es tan complicado que piensas: "¡por Dios, no puedo estudiar cada caso!". Los biólogos y los científicos sociales están dominados por la diversidad y piensan que todo es un caso especial. "Siempre estás simplificando", me dicen. Un físico está entrenado justo para eso. ¿Quién pensaría que las tres leyes de Newton rigen todo? Y después llegan la mecánica cuántica y la relatividad y resulta que nuestros cerebros están gobernados por las mismas leyes que los coches que van por la calle. ¡Increíble! Ese es el tipo de pensamiento que guió a Galileo o Newton, que revolucionaron la manera de entender el mundo.

-O sea, que hace falta que los físicos pongan un poco de orden.
-¡Claro, nosotros buscamos la teoría sobre el Todo, y los demás sólo hacen... ingeniería! Es broma. A mí me interesan problemas a todas las escalas: la vida, la sociedad o el universo. La física debería ser el estudio de las cuestiones fundamentales en un marco cuantitativo. Los físicos preguntamos por los grandes misterios. Por ejemplo, ¿por qué las matemáticas son el lenguaje de la naturaleza? Es un enigma increíblemente bello.

-¿Presidir el Instituto Santa Fe le deja tiempo para investigar?
-No, pero yo me empeño en seguir haciéndolo y voy a sufrir un brote psicótico en cualquier momento. Estoy viviendo mi quinta crisis vital, que es la primera como anciano. ¡Espero no seguir vivo cuando lleguen las siguientes!

Esperanza García Molina

Etiquetas: biologíafísica

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