Imagina que te entregan dos libros. Uno es una novela breve; el otro, una enciclopedia del tamaño de una maleta. Intuitivamente, supondrías que la enciclopedia contiene más información. Ahora imagina que la novela resulta contener las instrucciones para construir un ser humano completo, mientras que el enorme volumen apenas describe cómo ser una ameba unicelular. Bienvenido a la paradoja del valor C —uno de los enigmas más persistentes de la biología moderna— y a un artículo reciente que propone una manera verdaderamente inusual de pensarla.

El artículo en cuestión es “Outlining a Dialectical Hypothesis on the C-Value Paradox in the Light of Quantum Chemistry”, del filósofo José Mauricio Gómez Julián, publicado en el archivo Pitt Philosophy of Science (disponible aquí). No es un artículo típico de biología. Se mueve con fluidez entre la lógica hegeliana, la mecánica cuántica, los elementos genéticos egoístas y las matemáticas de cómo medimos conjuntos. Si eso suena intimidante, no te preocupes: al final de esta entrada verás por qué el argumento importa, incluso si nunca has abierto un libro de biología.

1. El problema: más ADN, pero no más complejidad

Empecemos por lo básico. Cada célula viva contiene una copia completa del ADN del organismo: su genoma. Los biólogos miden el tamaño del genoma en pares de bases (pb) o, por comodidad, en megabases (Mb), donde 1 Mb = un millón de pares de bases. Esta medida se denomina valor C.

En los procariotas (bacterias y arqueas, las formas de vida más simples, sin núcleo celular), la relación es bastante intuitiva: genoma más grande, más genes y, hasta cierto punto, un organismo más complejo. Pero cuando pasamos a los eucariotas (desde las levaduras hasta los seres humanos, cuyas células contienen núcleo), la intuición se derrumba.

Una ameba unicelular contiene aproximadamente 200 veces más ADN que un ser humano. Una cebolla necesita alrededor de cinco veces más ADN que nosotros. Los anfibios, como grupo, muestran variaciones en el tamaño del genoma de hasta 91 veces. Como señala el artículo, citando a Latorre y Silva, «es difícil creer que esto pueda reflejar variaciones de casi 100 veces en el número de genes necesarios para dar origen a los anfibios correspondientes».

Tampoco se trata simplemente de cuántos genes hay. Incluso el recuento bruto de genes codificantes de proteínas no sigue bien la complejidad: un pez globo tiene aproximadamente el mismo número que un ser humano (~35,000), y la planta de arroz tiene más (~51,000). La desconexión entre el tamaño del genoma, el número de genes y la complejidad del organismo es la paradoja del valor C.

2. ¿Por qué debería importarle a alguien fuera de la biología?

Si eres economista, politólogo o matemático, quizá te preguntes qué tienen que ver las amebas con tu trabajo. La respuesta no está en los detalles biológicos, sino en el tipo de razonamiento que emplea el artículo. Gómez Julián plantea un argumento sobre cómo medimos la complejidad y, en particular, por qué nuestras herramientas estándar de conteo y medición fallan cuando el sistema que estudiamos es fundamentalmente no lineal.

Este problema aparece en todas partes: en los mercados financieros (donde pequeños choques se propagan de forma impredecible), en los sistemas políticos (donde un solo acontecimiento puede transformar un orden entero) y en la ecología (donde las especies interactúan en redes, no en cadenas). En el fondo, la paradoja del valor C es un caso de estudio sobre lo que ocurre cuando se intenta imponer un marco contable lineal a una realidad no lineal.

3. La filosofía: ¿qué significa aquí «dialéctico»?

La columna vertebral filosófica del artículo proviene del materialismo dialéctico, una tradición con raíces en Hegel y desarrollada por Marx, Engels y posteriormente por filósofos soviéticos. Para quienes no estén familiarizados con el término, la idea esencial puede expresarse así:

En este marco, la realidad es una totalidad: no solo lo que existe actualmente, sino también lo que podría existir, lo que está llegando a ser y lo que está siendo aniquilado. El concepto de «contradicción» es central, pero no en el sentido coloquial de un error lógico. Una contradicción dialéctica significa que cualquier cosa compleja contiene tendencias opuestas de desarrollo que son simultáneamente complementarias y mutuamente excluyentes. Estas tendencias pueden ser no antagónicas (estables y coexistentes) o antagónicas (desestabilizadoras y, en última instancia, capaces de obligar al sistema a transformarse en algo cualitativamente nuevo).

Gómez Julián establece un paralelismo explícito entre esta noción filosófica y el principio de complementariedad de Bohr en mecánica cuántica: para comprender plenamente un fenómeno cuántico se necesita tanto la descripción ondulatoria como la descripción corpuscular, aunque ambas sean mutuamente excluyentes. El artículo sostiene que esto no es meramente una analogía, sino que refleja una estructura lógica más profunda compartida por la física, la química y la biología.

Para quienes tengan formación en economía, el paralelismo con el razonamiento dialéctico en economía política es directo. Así como una mercancía es simultáneamente valor de uso y valor de cambio —y no puede comprenderse examinando solo uno de esos aspectos—, un gen es simultáneamente una estructura física (una secuencia de ADN) y un agente funcional (portador de información, elemento regulador o replicador «egoísta»). Reducirlo a una sola dimensión es precisamente lo que genera la paradoja.

4. El núcleo matemático: por qué falla el conteo lineal

Llegamos ahora a lo que interesará a matemáticos y econometristas. El artículo formula una afirmación matemática precisa: las herramientas que utilizamos para contar genes presuponen linealidad, pero el sistema genético es no lineal.

Formalmente, una función φ se denomina sigma-aditiva (o numerablemente aditiva) si la medida de una unión de conjuntos disjuntos es igual a la suma de las medidas de cada conjunto. Este es el fundamento estándar de la teoría de la probabilidad y de la teoría de la medida: los axiomas de Kolmogórov en los que se apoya todo estadístico y econometrista.

Una función subaditiva, en cambio, solo exige que la medida de la unión sea menor o igual que la suma de las partes. Las funciones aditivas son un caso particular de las subaditivas. En genética, cuando se utiliza un modelo aditivo se está suponiendo una relación perfectamente lineal entre el número de copias de un alelo y los rasgos del organismo: sin dominancia, sin interacción y sin epistasis. Como mostraron Huang y Mackay (2016), esta suposición es empíricamente inadecuada para la mayoría de los rasgos cuantitativos.

El argumento de Gómez Julián es que contar genes mediante funciones sigma-aditivas trata implícitamente el genoma como un sistema lineal: más genes = proporcionalmente más complejidad. Pero la evidencia muestra que esto es falso. La complejidad surge de cómo interactúan los genes, no de cuántos hay. Por lo tanto, la propia función de conteo debe cambiar.

5. ¿Qué genera realmente la complejidad? Ocho factores

El artículo propone que cualquier relación significativa entre el número de genes y la complejidad del organismo debe tener en cuenta ocho aspectos clave de los procesos moleculares subyacentes. Aquí están, expresados en términos sencillos:

1. ¿Qué tipo de información está codificada? — No todos los genes contienen el mismo tipo de instrucción. Algunos codifican proteínas estructurales; otros regulan cuándo y dónde se producen esas proteínas.
2. ¿Qué sistema de codificación se utiliza? — El «lenguaje» del genoma no es uniforme; distintas regiones operan bajo reglas de codificación diferentes.
3. ¿Deberíamos asignar un mayor peso a los genes codificantes de proteínas? — Los genes codificantes de proteínas constituyen apenas alrededor del 1,5 % del genoma humano. ¿Debería contar igual el 98,5 % restante?
4. ¿Qué tipo de transcripción ocurre? — Mediante el splicing alternativo, un solo gen puede producir múltiples proteínas diferentes. Los seres humanos podrían producir más de 500,000 proteínas distintas a partir de solo ~20,000 genes. El proceso no es uno a uno.
5. El ADN es un sistema dinámico no lineal. — La doble hélice no se comporta como una cadena lineal simple. Los investigadores la modelan mediante hamiltonianos no lineales al menos desde la década de 1980, y a lo largo de la cadena pueden propagarse ondas conformacionales solitarias (solitones).
6. ¿Qué tipo de gen está involucrado? — Existen genes codificantes de proteínas, genes de ARN, secuencias reguladoras, elementos transponibles y otros. No todos contribuyen a la «complejidad» de la misma manera.
7. ¿Qué papel desempeñan los «genes negativos»? — Esta es una de las contribuciones más distintivas del artículo. Gómez Julián rebautiza los llamados «genes egoístas» como «genes negativos», tomando prestado de la filosofía dialéctica el concepto de negatividad. Son elementos genéticos (como los transposones) que se replican en beneficio propio, aunque sean dañinos o neutrales para el organismo. Existen en un estado de unidad y lucha con los genes «ordinarios» del organismo, y este conflicto es, según Werren (2011), «un importante motor del cambio y la innovación evolutivos».
8. ¿Qué sucede durante la transcripción y en torno a ella? — Es el momento en que la doble hélice del ADN se desenrolla y quedan expuestas hebras individuales. Es el punto de máxima vulnerabilidad y máximo potencial creativo: aquí tienen lugar la edición del ADN, el trans-splicing y el quimerismo en tándem. Según el artículo, la fuente de la complejidad no lineal se concentra en esta fase.

Si estos ocho factores pudieran incorporarse a un nuevo tipo de función de conteo —una que capte las interacciones no lineales, la regulación génica y la interacción dialéctica entre genes «positivos» y «negativos»—, la paradoja podría disolverse. El tamaño del genoma y el número de genes corresponderían entonces, al menos aproximadamente, con la complejidad del organismo.

6. La química cuántica entra en escena

Quizá te preguntes: ¿dónde encaja la mecánica cuántica en todo esto? La respuesta del artículo es que los enlaces covalentes que mantienen unido el ADN son fenómenos de naturaleza cuántico-mecánica. Ya en la década de 1920, Heitler y London mostraron que los enlaces covalentes pueden entenderse mediante la ecuación de Schrödinger. Los nucleótidos de cada hebra de ADN están unidos por fuertes enlaces covalentes, de modo que la dinámica de la hebra —su rigidez, su desenrollamiento y sus cambios conformacionales— está regida, en última instancia, por la mecánica cuántica.

En la práctica, resolver la ecuación de Schrödinger completa para una molécula tan grande como el ADN supone un desafío computacional enorme. Pero se están produciendo avances. El artículo destaca tres progresos recientes:

Son pasos iniciales, pero sugieren que las barreras computacionales para modelar el ADN como un sistema no lineal y cuántico-mecánico no son permanentes. La computación cuántica podría hacer viable en el futuro el análisis de moléculas grandes basado en la ecuación de Schrödinger.

7. El panorama más amplio: un universo autodidacta

En este punto, el artículo realiza su movimiento filosófico más ambicioso. Basándose en la investigación de Alexander et al. (2021), Gómez Julián describe un universo autoorganizado, determinista, históricamente determinado y autodidacta: uno que «evoluciona aprendiendo de manera autodidacta sus propias leyes», aplicando a escala cosmológica un proceso físicamente equivalente a la selección natural biológica. Desde esta perspectiva, el universo es un sistema que incorpora nuevas no linealidades a sí mismo con el paso del tiempo, una suerte de incremento espontáneo de la complejidad.

Esto se vincula con el concepto de emergencia: la aparición espontánea de nueva información (nuevas estructuras, nuevos comportamientos) como resultado de la dinámica interna de un sistema. Las propias leyes de la física podrían estar sometidas a leyes de orden superior, del mismo modo que una lógica de cierto orden está sujeta a las reglas de una lógica de orden superior.

Para la paradoja del valor C, la implicación es la siguiente: no se pueden comprender las partes (los genes) sin comprender el todo (el organismo y su historia evolutiva), ni se puede comprender el todo sin entender cómo emergió de las partes. La verdad, como diría Hegel, está en la totalidad.

8. Entonces, ¿cómo sería realmente una solución?

Gómez Julián se cuida de señalar que su artículo es una guía, no una solución. Propone construir una «función de conteo génico libre de paradoja» (PFGCF): un nuevo objeto matemático que sustituiría el conteo sigma-aditivo simple por algo capaz de captar:

• Las interacciones génicas no lineales
• El papel del splicing alternativo y de los elementos reguladores
• La interacción dialéctica entre los genes ordinarios y los genes «negativos» (egoístas)
• Las propiedades cuántico-mecánicas de la estructura del ADN
• Lo que sucede durante la transcripción y en torno a ella

Esta función quizá ni siquiera sea una única función, sino una familia de funciones, cada una destinada a captar distintos aspectos de la complejidad genómica. Su construcción requerirá, según sostiene el artículo, «filósofos, químicos, genetistas y físicos, así como el uso de equipos computacionales de alta capacidad».

Se trata, en palabras del propio autor, de una «especulación legítima»: fundamentada en ciencia establecida, pero aún no verificada experimentalmente. El valor del artículo reside en identificar qué factores importan y qué tipo de matemáticas se necesitan, más que en ofrecer un modelo terminado.

9. Por qué importa este artículo (aunque no seas biólogo)

Volvamos a la pregunta de por qué esto debería importarle a alguien que no sea biólogo. Hay tres razones:

Primero, el artículo es un caso de estudio de pensamiento interdisciplinario. Entreteje filosofía, matemáticas, química y biología de una manera poco común en cualquier disciplina. Se esté o no de acuerdo con su marco materialista-dialéctico, el intento de tender un puente entre Hegel y la química cuántica resulta intelectualmente estimulante.

Segundo, pone de relieve un problema metodológico general: cuando las herramientas lineales fallan, ¿qué las sustituye? Los economistas se enfrentan a esto cuando el PIB no capta el bienestar; los politólogos, cuando el recuento de votos no capta la salud democrática; y los matemáticos, cada vez que la teoría de la medida se encuentra con la complejidad del mundo real. En el fondo, el llamado del artículo a crear nuevas funciones de conteo es un llamado a desarrollar nuevas matemáticas.

Tercero, nos recuerda que las paradojas son productivas. La paradoja del valor C existe desde hace décadas y no ha sido resuelta, pero ha obligado a los biólogos a descubrir el splicing alternativo, los elementos transponibles, el ARN no codificante y la regulación epigenética. La paradoja nunca fue un callejón sin salida; fue una señal que apuntaba hacia verdades más profundas. Es una lección que cualquier disciplina puede aprovechar.

Puedes leer el artículo completo de José Mauricio Gómez Julián en PhilSci Archive: https://philsci-archive.pitt.edu/24513/