Desde la publicación del libro de Schrödinger «¿Qué es la vida?», la biología suele entenderse a través de la interacción entre materia, energía e información. Trabajos posteriores de Goldenfeld y Woese, de Frank y de England relacionaron la herencia, la evolución y la termodinámica en una única imagen de no equilibrio. Nuestro trabajo se sitúa junto a las investigaciones que consideran la vida como un fenómeno colectivo de no equilibrio, en el que la información se acumula y se adapta bajo la acción de la selección natural. Ya existen intentos de describir el reconocimiento biológico, los paisajes evolutivos y los ritmos de los ecosistemas, pero todavía no se ha propuesto un conjunto integral de principios físicos mínimos para la vida adaptable.
El autor no realizó experimentos ni construyó modelos matemáticos. En su lugar, postuló seis principios que, a su juicio, son necesarios para la vida adaptable: la presencia de una fuente de entropía, la longevidad de la información, una respuesta rápida a los cambios del entorno, la repetibilidad de las operaciones, la eficiencia energética y la existencia de redes formadas por múltiples interruptores que interactúan. Después comprobó hasta qué punto las consecuencias de estos principios concuerdan con hechos biológicos conocidos: desde la estabilidad del ADN y la rapidez de las conformaciones proteicas hasta la ciclicidad de la división celular y la computación distribuida en las redes neuronales.
Los seis principios se rastrean efectivamente en todos los niveles de la organización biológica. La fuente de entropía se manifiesta en la fotosíntesis y la quimiosíntesis, donde los organismos aprovechan gradientes externos. La longevidad de la información se ve en la jerarquía de estados metaestables: desde el ADN, con memoria de generaciones, hasta la plasticidad sináptica, con memoria de décadas. La respuesta rápida la garantizan las conformaciones proteicas y las modificaciones postraduccionales, que operan en microsegundos y milisegundos, y en segundos y minutos, a diferencia de la lenta regulación de los genes. La repetibilidad se realiza a través de los ciclos de las ATPasas, las GTPasas, los canales iónicos y la división celular. La eficiencia se manifiesta en el funcionamiento de las enzimas y de los códigos neuronales, que optimizan la relación entre precisión y gasto energético. Por último, los múltiples interruptores forman redes: desde los circuitos reguladores de los genes hasta los conjuntos neuronales y los ecosistemas. Todos estos motivos se repiten a distintas escalas, lo que indica su universalidad.
El trabajo sigue la corriente general de investigaciones cercanas que vinculan la biología con la física del no equilibrio y la teoría de la información. La diferencia está en que aquí no se propone el análisis de un fenómeno aislado, sino una lista integral de principios mínimos que aspira a ser completa para la vida adaptable. Es más una síntesis que un descubrimiento nuevo: el autor reunió observaciones dispersas en un marco único y mostró que los mismos motivos organizativos se repiten desde el nivel molecular hasta el de los ecosistemas. Este enfoque puede ayudar a ver limitaciones físicas comunes donde antes solo se veía especificidad biológica.
El siguiente paso es traducir los principios cualitativos a términos cuantitativos. Para cada uno de los seis postulados hay que encontrar límites medibles: el tiempo máximo de vida de la información, el compromiso entre la velocidad de conmutación y el costo energético, los límites de complejidad de las redes, la relación entre disipación y rendimiento adaptativo. Si se logra, el marco dejará de ser una clasificación y se convertirá en una teoría predictiva que pueda comprobarse experimentalmente.
El marco puede ser útil en biología sintética a la hora de diseñar redes reguladoras artificiales, y también en neurociencia y ecología como lenguaje común para describir el procesamiento de información en los sistemas vivos.
La tarea inmediata es formular cada principio como una desigualdad matemática o un problema de optimización y comprobar si esas restricciones se cumplen en sistemas biológicos reales.
En biología sigue abierta la pregunta de qué restricciones físicas concretas hacen posible la adaptación. Los seis principios propuestos están directamente relacionados con el problema no resuelto del origen de la vida y con la búsqueda de regularidades universales de la evolución que no dependan de un sustrato concreto.
En 1943, Schrödinger llamó «cristal aperiódico» al supuesto portador de la herencia, diez años antes del descubrimiento de la doble hélice del ADN. Su conjetura resultó acertada: la información del ADN está efectivamente escrita en una secuencia irregular de nucleótidos, y no en una red periódica.