Si giras lentamente el dial de una radio antigua, el sonido no emerge del ruido de forma gradual, sino con un salto brusco, en el instante en que la antena entra en resonancia con la onda. Algo parecido ocurre con los genes en una célula viva. No funcionan como un grifo que regula el caudal, sino como un interruptor con dos posiciones: «en silencio» y «emitiendo». Y estos cambios son aleatorios.
La proteína es el principal material de construcción y la herramienta de trabajo de la célula. Su producción se realiza en tres etapas. Primero, el gen se activa: el interruptor salta a la posición «encendido». Luego, se transcribe una matriz (la molécula que sirve de instrucción para el ensamblaje). Y después, a partir de esa matriz, se ensambla la propia proteína. En cada paso ocurren fallos. La matriz puede degradarse antes de tiempo, el ensamblaje puede atascarse. Por eso, dos células con los mismos genes suelen recibir cantidades diferentes de proteína, como dos radios idénticas que captan la señal con distinta nitidez.
Describir matemáticamente un proceso de tres etapas así no es sencillo. Se dispone de fórmulas exactas solo para los valores medios: cuánta proteína hay en promedio. Pero la distribución, es decir, la probabilidad de obtener una cantidad u otra, hasta ahora se resistía. Los autores del nuevo trabajo han aplicado un truco ingenioso: han observado que los eventos aleatorios en el tiempo pueden barajarse como una baraja de cartas. Si en lugar de mirar los momentos de activación del gen según el reloj de pared, se mira según el número de eventos ya ocurridos, el modelo complejo se convierte en uno más simple.
Esto ha permitido deducir dos fórmulas aproximadas. Funcionan donde antes había un vacío: en los regímenes intermedios, cuando el gen no es ni demasiado activo ni demasiado perezoso. Las fórmulas se probaron en simulaciones por ordenador y el ajuste fue excelente. Ahora los biólogos pueden predecir cuánto variarán las proteínas entre células sin resolver ecuaciones complicadas.
Así, las matemáticas ayudan a escuchar un ritmo familiar en el aparente caos de la célula. Lo que parecía un chisporroteo desordenado de una radio vieja resulta ser una señal que se puede descifrar. Y ahora tenemos la clave.
En una sola célula de Escherichia coli trabajan simultáneamente unos tres millones de moléculas de proteína, y cada segundo su composición se renueva en decenas de miles.
En la novela «La música del ADN» de Greg Bear, el código genético se compara con una sinfonía donde las notas son los nucleótidos y el ruido de la expresión es la improvisación de los intérpretes.