Importancia y uso de las computadoras en las ciencias de la vida

¿Qué son las ciencias de la vida?

La vida es quizás el mayor acertijo que ofrece el universo. ¿Qué es la vida? ¿Cómo se desarrolló? A veces parece místico y muchos todavía creen que lo es. Hasta el día de hoy, todavía no entendemos completamente cómo funciona el cerebro. Pero las ciencias de la vida se trata de averiguar todo lo que podamos sobre la vida en la Tierra, cómo funciona y cómo se desarrolla.

Las ciencias de la vida son el estudio de organismos vivos, desde microorganismos hasta plantas y animales. Incluye biología, zoología, botánica, bioética, anatomía, medicina y genética, entre otros campos. Cualquier estudio de cualquier cosa que esté viva está de alguna manera conectado con las ciencias biológicas.

La vida puede parecer muy tangible y física. Puede parecer el tipo de cosas que se estudian en una selva tropical o al trabajar en el estudio de la medicina para mejorar a las personas enfermas. Pero a medida que pasa el tiempo, las computadoras se vuelven cada vez más fundamentales para el estudio de las ciencias biológicas. Eso es porque las computadoras pueden hacer cosas que los humanos no pueden.

Computadoras en ciencias de la vida

Hay muchas formas en que se utilizan las computadoras en las ciencias biológicas; generalmente mediante el uso de sensores y otro hardware que solo una computadora puede entender, o la increíble capacidad de las computadoras para realizar análisis complejos rápidamente. Un análisis que a un humano le tomaría 20 años en completarse podría realizarse por computadora en días. Los ejemplos de computadoras en las ciencias de la vida que discutiremos en esta lección son imágenes médicas, genómica, diseño y descubrimiento de fármacos, tecnología de asistencia y simulación.

Las imágenes médicas son el proceso de crear una imagen del interior de un cuerpo humano (o animal). Un escáner de resonancia magnética es un gran ejemplo de esto: utiliza un imán gigantesco y nuestra comprensión de la física mecánica cuántica para crear una imagen del interior del cuerpo, incluido el cerebro. Las computadoras se pueden usar con escáneres de resonancia magnética, no solo para crear la imagen en sí a través de los sensores del escáner, sino también para analizar la imagen. Una computadora puede clasificar los tejidos que se muestran en la imagen, orientar la neurocirugía, identificar problemas potenciales, medir el grosor de ciertos tejidos o incluso decodificar estados mentales. Una computadora puede descifrar el sustantivo en el que un ser humano estaba pensando a través de una resonancia magnética con alta precisión.

La genómica es una parte de la biología que se centra en la comprensión de los genomas, incluida su estructura, función, evolución y mapeo. Los genomas son el material genético de un organismo, incluidas las reglas que explican cómo construir las diversas células del cuerpo. Los programas de computadora son vitales para la genómica en estos días. Pueden descubrir las relaciones evolutivas más probables entre organismos analizando su genética y pueden usarse para secuenciar genes y proteínas.

El diseño y descubrimiento de fármacos se trata de encontrar fármacos que ayuden a los seres humanos con enfermedades y problemas particulares. Las computadoras se pueden usar para descubrir candidatos mucho más rápido que cualquier humano. Esto probablemente no sea sorprendente si se tiene en cuenta que los humanos contienen 500.000 proteínas, de las cuales solo un pequeño porcentaje está bien estudiado.

Las computadoras son especialmente útiles para analizar el plegamiento de proteínas, que es donde las proteínas (que comenzaron desplegadas o al azar) alcanzan su forma funcional final. Muchas afecciones médicas son el resultado de problemas con el plegamiento de proteínas adecuado, y esto es algo que solo una computadora puede analizar. De hecho, la potencia de la computadora es tan importante que la Universidad de Stanford creó el famoso proyecto Folding @ home, donde puede usar la computadora de su hogar para ayudar a analizar la enorme cantidad de datos que tienen que manejar. Este tipo de computación grupal es una excelente alternativa a tener que comprar costosas supercomputadoras.

La tecnología de asistencia es cualquier tipo de tecnología que ayuda a los humanos a hacer cosas que no podrían hacer sin ella o les permite hacer las cosas mejor o más fácilmente. Esto puede ser cualquier cosa, desde el uso de la robótica para la movilidad hasta el desarrollo de interfaces entre el cerebro y una computadora para ejecutar miembros electrónicos o controlar computadoras con el pensamiento. Si bien tenemos mucho que aprender en esta área, hay mucho potencial y todo esto debe ser ejecutado por computadoras.

Las simulaciones son cuando una computadora intenta modelar y predecir el comportamiento de un sistema natural. Las computadoras pueden usarse para simular el crecimiento celular, el sistema nervioso humano, el control motor, la transmisión de enfermedades y la progresión de enfermedades. Todas estas cosas son de gran utilidad en la investigación biológica y médica.

Estas son solo algunas de las muchas formas en que las computadoras pueden usarse en las ciencias de la vida. Cada uno de estos ejemplos requiere computadoras razonablemente potentes, con software especializado para completar su tarea.

Puede que las computadoras no sean tan inteligentes como los humanos, pero son mucho más rápidas en lo que pueden hacer. Gran parte de lo que hacemos hoy con las computadoras habría llevado miles de veces más a los humanos. Han tenido un gran impacto en nuestra comprensión de las ciencias de la vida.

Resumen de la lección

Las ciencias de la vida son el estudio de organismos vivos, desde microorganismos hasta plantas y animales. Incluye biología, zoología, botánica, bioética, anatomía, medicina y genética. Las computadoras son vitales para todos estos campos en la actualidad y aumentan la rapidez con la que podemos realizar investigaciones complejas. Nos han permitido descubrir mucho sobre cómo funcionan los sistemas biológicos.

Las computadoras se utilizan para analizar imágenes médicas, comprender y mapear genomas, descubrir y diseñar medicamentos, ayudar a las personas a través de la tecnología, ejecutar simulaciones y muchos otros. Han marcado una gran diferencia en la expansión del conocimiento y la capacidad humanos.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador