Una olla de agua está en el fuego. La temperatura baja: un grado sobre cero, cero, un grado bajo cero — el agua sigue líquida. Pero en cierto momento, un leve soplo basta para que toda la masa se congele al instante en hielo. A esos saltos los físicos los llaman transiciones de fase. Conmutaciones similares ocurren también en comunidades vivas — solo que el papel de la temperatura lo juegan otras fuerzas.
En el nuevo trabajo, los científicos demostraron rigurosamente que las poblaciones de microbios experimentan auténticas transiciones de fase de primer orden. Como ejemplo tomaron bacterias a las que se les insertaron plásmidos — pequeñas moléculas de ADN circular que flotan dentro de la célula, separadas del cromosoma principal. Un plásmido puede conferir resistencia a un antibiótico o la capacidad de alimentarse de una sustancia nueva, pero su copia y mantenimiento consumen recursos de la bacteria. Si el beneficio no supera el costo, el plásmido se convierte en una carga.
Los autores derivaron un límite inferior estricto: si el número promedio de plásmidos por célula cae por debajo de cierto umbral, toda la población los pierde de golpe. Por encima del umbral, los plásmidos se mantienen; por debajo, desaparecen casi instantáneamente. Nada de transición suave. Ese colapso brusco explica por qué en experimentos con microbios a menudo se ve un «todo o nada»: o el rasgo está en todos, o no está en ninguno.
La conexión con los linajes celulares añade profundidad. Cada bacteria se divide y sus descendientes heredan los plásmidos. Si por fluctuaciones aleatorias en alguna rama los plásmidos caen por debajo del umbral, esa rama está condenada — y pronto toda la población la sigue. Así, las historias individuales se suman en un quiebre colectivo. La conclusión práctica es simple: los biotecnólogos que insertan genes útiles en bacterias pueden calcular de antemano cuántas copias deben mantener para que el cultivo no se «congele» en un estado no deseado.
Las transiciones de fase de primer orden son conocidas por todos: la fusión del hielo, la ebullición del agua, el endurecimiento del chocolate. Ahora ese mismo aparato matemático describe el destino de una población entera de bacterias.
En «Parque Jurásico», los protagonistas rellenaban los huecos en el ADN de los dinosaurios con genes de ranas — y obtenían saltos inesperados en el comportamiento. Aquí, el salto no surge de genes ajenos, sino del simple conteo de su número.