Nuestras células entienden de economía

“¿Qué tiene que ver el tocino con la velocidad?” Esta frase normalmente se utiliza cuando una persona trata dos temas aparentemente sin relación entre ellos durante una conversación. Y es probable que nadie se la dijese al profesor asociado Tetsuhiro Hatakeyama de la universidad de Tokio cuando decidió que era una buena idea juntar economía y biología. Esta idea se le ocurrió tras observar detenidamente los diagramas del metabolismo de las células, ya que notó que, tal y como están planteados, podrían seguir las mismas leyes que se emplean para el estudio de la microeconomía. Este doctor en biofísica ha publicado sus resultados en la revista Physical Review Letters

Metabolismo

El concepto del metabolismo puede parecer algo complejo, que especialmente se trata en nutrición, pero todas nuestras células tienen un metabolismo propio. Por dar una definición, el metabolismo es el conjunto de procesos químicos, físicos y biológicos que ocurren en un organismo. Por esto mismo su estudio es tan complejo, porque se puede tomar desde diferentes enfoques. En el caso del metabolismo de organismos completos, se mira a grandes rasgos el empleo de la energía y los nutrientes en el cuerpo, pero a nivel celular, los estudios se centran en procesos más bioquímicos.

Actualmente hay cientos de grupos de investigación tratando de entender cómo se comportan las distintas reacciones metabólicas. Este campo de estudio, denominado metabolómica, tiene como uno de sus objetivos predecir cómo cambia este metabolismo debido al estrés u otras circunstancias ajenas al cuerpo. Mediante ciencia de datos, se han realizado grandes avances durante los últimos años, ya que incluso se han podido predecir algunas reacciones mediante modelado matemático. Pero se trata solo de la punta del iceberg. Las ingentes cantidades de datos, la información incompleta de algunas reacciones y otros aspectos relacionados con la complejidad de la biología han impedido tener esta visión completa de lo que ocurre dentro de una célula.

El santo grial de la metabolómica

Los estudios actuales tratan de encontrar leyes que se puedan aplicar a diferentes células y organismos. Para ello, investigadores de la Universidad de Tokio han aplicado teorías microeconómicas a sus datos, con lo que han conseguido deducir propiedades de los sistemas metabólicos que podrían ser universales y que eran desconocidas hasta ahora. En palabras del propio Hatakeyama: "Hasta esta investigación, pensábamos que los sistemas metabólicos variaban tanto entre especies y tipos celulares que no había propiedades comunes entre ellos". Pero esta hipótesis ha resultado ser falsa. “hemos podido demostrar que todos los sistemas metabólicos tienen propiedades universales, y que estas propiedades pueden expresarse mediante leyes muy sencillas".

Lo bueno de encontrar y adaptar estas leyes es que no requerirían de una recopilación tan exhaustiva de datos como otros métodos. Además, podría aplicarse en diferentes contextos, tanto si se intenta comprender el comportamiento de todos los procesos metabólicos de una célula como si se centra en una sola parte, como por ejemplo, cuánto oxígeno está utilizando. Estas leyes se basan en la optimización del gasto para maximizar las ganancias. En el caso de la economía, los consumidores son los que gastan dinero, pero en esta aplicación biológica, las personas son sustituidas por células que “gastan” nutrientes. Dándole una vuelta de tuerca más, los investigadores trataron de hallar más similitudes, como en los patrones de comportamiento celular y humano en entornos cambiantes.

Un cambio en la aplicación

La ecuación que los investigadores trataron de aplicar se denomina ecuación de Slutsky, que se utiliza para comprender los cambios en la demanda de los consumidores. En concreto, esta ecuación ayuda a entender cómo cambia la cantidad de un bien que compramos cuando su precio cambia. Si el precio de un bien aumenta, la cantidad que compramos disminuirá y viceversa. Para ello tuvieron que cambiar tanto el significado de “precio” como de “bien” y de “consumidor”.

En el caso concreto del cáncer, el “consumidor” es una célula cancerosa, el “precio” equivale al fármaco anticancerígeno y el “bien” es el oxígeno celular. El resultado de la aplicación de este modelo es que los investigadores observaron que el consumo de oxígeno en las células cancerosas aumenta con el aumento de la dosis del fármaco que se aplica, aunque esto sea contraproducente para el crecimiento del cáncer. Muchos de los fármacos actuales se basan en cómo modifican el metabolismo de las células de interés, por lo que aplicando estas ecuaciones podría aumentarse el rendimiento y optimizar las dosis de medicamento para las personas.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Estas ecuaciones al final actúan como simplificaciones de los modelos complejos. Este tipo de simplificaciones se llevan utilizando desde hace mucho tiempo, pero lo curioso e interesante del estudio es el aplicar esta ecuación de otro campo de estudio y que sea similar al comportamiento habitual celular.

Referencias (MLA):

• Yamagishi, Jumpei F., and Tetsuhiro S. Hatakeyama. “Linear Response Theory of Evolved Metabolic Systems.” Physical Review Letters, vol. 131, no. 2, 2023, https://doi.org/10.1103/physrevlett.131.028401.