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INTRODUCTIÓN

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El campo de la biología humana ha progresado en los últimos 300 años, en gran parte como resultado del enfoque reduccionista de los problemas científicos que desafían la disciplina. Los biólogos estudian la respuesta experimental de una variable de interés en una célula o un organismo al conservar constantes las demás variables. De esta manera, es posible disecar cada componente de un sistema biológico y suponer que el conocimiento concienzudo de determinado componente (p. ej., una enzima o un factor de la transcripción) proporcionará el entendimiento suficiente para explicar el comportamiento global de ese sistema (p. ej., una vía metabólica o red génica, respectivamente). Sin embargo, los sistemas biológicos son mucho más complejos y manifiestan comportamientos que casi nunca (si no es que de manera invariable) se pueden pronosticar a partir de lo que se conoce sobre sus componentes individuales estudiados de forma aislada. El hecho de percatarse cada vez más de este inconveniente de la investigación biológica convencional, ha provocado la creación de una disciplina nueva, la biología de sistemas, que se define como el estudio holístico de los organismos vivos o de sus componentes celulares o moleculares para pronosticar con precisión su respuesta a diversas modificaciones. Los conceptos de la biología de sistemas se pueden aplicar fácilmente a las enfermedades y el tratamiento de los seres humanos; además, aquéllos definen el campo de la biopatología de sistemas, donde las modificaciones genéticas o ambientales generan enfermedades y los cambios farmacológicos restablecen el comportamiento normal del sistema.

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La biología de sistemas evolucionó desde el campo de la ingeniería de sistemas, donde un conjunto enlazado de fragmentos de componentes constituye una red cuyo rendimiento el ingeniero desea pronosticar. Para ilustrar algunos conceptos básicos de los sistemas de ingeniería, se utilizará el ejemplo simple del circuito electrónico. Cada elemento del circuito (resistores, capacitores, transistores) posee propiedades definidas que se pueden establecer con precisión. Sin embargo, es posible crear el enlace (por medio de alambres o por configuración) de diversas maneras, cada una de las cuales tiene como resultado un circuito cuya respuesta al voltaje que se le aplica difiere de la respuesta de las demás configuraciones. Para pronosticar el comportamiento del circuito (es decir, del sistema), el ingeniero debe estudiar su respuesta a las modificaciones (p. ej., el voltaje que se aplica) de modo holístico y no en cuanto a las respuestas de cada componente a esa modificación. Visto de otra manera, el comportamiento resultante del sistema es mayor que (o distinto a) la simple suma de sus partes y la ingeniería de sistemas utiliza métodos matemáticos rigurosos para pronosticar estas respuestas complejas que casi nunca son lineales. Por analogía con los sistemas biológicos, es factible concluir que el conocimiento detallado de una sola enzima en una vía metabólica o de un solo factor de la transcripción en una red génica, no proporciona suficientes detalles como para pronosticar el resultado de esa vía metabólica o vía de la transcripción, ...

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