Jordi Garcia-Ojalvo (Barcelona, 1968) es catedrático en el Departamento de Medicina y Ciencias de la Vida (MELIS) de la Universitat Pompeu Fabra (UPF) desde 2012 y dirige el laboratorio de Dinámica de Sistemas Biológicos, donde investiga cómo los organismos vivos se adaptan y procesan información en un mundo cambiante. Su trabajo se centra en fenómenos como las oscilaciones, la sincronización y la autoorganización en bacterias, células, el sistema inmunitario y el cerebro.

Garcia-Ojalvo obtuvo su doctorado en Física Estadística por la Universidad de Barcelona (UB) en 1995. Continuó su carrera académica con dos estancias postdoctorales: la primera, en 1996, en el Instituto Tecnológico de Georgia (Estados Unidos), y la segunda, en 1998, en la Universidad Humboldt de Berlín (Alemania), centrándose en la investigación de los efectos del azar en los sistemas biofísicos. En 2003, fue profesor visitante en la Universidad de Cornell en Ithaca (Nueva York), donde comenzó a trabajar en el campo de la biología de sistemas. En 2008, fue nombrado catedrático de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), donde había trabajado desde 1991.

Recientemente, ha recibido una ayuda del Consejo Europeo de Investigación (ERC), dentro del programa ERC Synergy, para desarrollar una investigación en el marco del proyecto CeLEARN (siglas de Aprendizaje en Células Individuales a través de Representaciones Internas Dinámicas). El proyecto cuenta con un financiamiento total de 11,2 millones de euros y será llevado a cabo por un consorcio internacional que pretende demostrar cómo las células individuales pueden aprender de su entorno. La investigación se realiza en cooperación con la Dra. Aneta Koseska del Instituto Max Planck (Alemania); el Prof. Dietmar Schmucker de la Universidad de Bonn (Alemania); y el Prof. Jeremy Gunawardena de la Facultad de Medicina de Harvard (Estados Unidos).

¿Cómo funciona la ayuda del Consejo Europeo de Investigación y, en concreto, la financiación del programa ERC Synergy?

Las ayudas del ERC están diseñadas para promover la investigación básica de excelencia en Europa y dar apoyo a proyectos innovadores y altamente competitivos. En el caso del programa ERC Synergy, está específicamente orientado a fomentar investigaciones que requieren la colaboración de diversos equipos de expertos procedentes de disciplinas diferentes.

Estas ayudas tienen como objetivo abordar grandes retos científicos en cooperación con varias instituciones europeas. Además de ofrecer una financiación generosa, el programa ERC Synergy proporciona gran flexibilidad a los equipos de investigación para desarrollar proyectos innovadores y lograr avances en ámbitos poco explorados. En nuestro caso, este financiamiento nos permite unir esfuerzos con instituciones de prestigio internacional para alcanzar objetivos que serían inalcanzables si cada grupo trabajara de manera independiente.

¿Por qué es tan importante esta subvención ERC Synergy de 11,2 millones de euros que ha recibido la UPF y las otras organizaciones que participan? ¿Cómo beneficia al proyecto?

Utilizaremos los fondos para adquirir equipamiento científico de vanguardia, como un microscopio de nueva generación y un sistema de microfluídica. Además, nos permitirá cubrir los gastos asociados al personal especializado necesario para llevar a cabo la investigación. Sin esta subvención, habríamos tenido que modificar los planes iniciales, recurrir a técnicas alternativas menos eficientes o, incluso, renunciar a realizar diversas pruebas científicas, lo que habría complicado considerablemente el progreso del proyecto.

El ERC Synergy Grant es uno de los programas de financiación más prestigiosos en el ámbito de la investigación básica. La subvención económica que hemos recibido no solo nos permitirá profundizar en un campo que todavía está poco explorado, sino que también nos proporcionará estabilidad a largo plazo, algo imprescindible para desarrollar un proyecto ambicioso y multidisciplinario como el nuestro.

Cuando habla de “investigación básica”, ¿a qué se refiere exactamente? ¿En qué consiste?

Sin investigación básica, la innovación, entendida como el progreso científico y tecnológico, se detiene. Muchos avances tecnológicos, como los ordenadores y las pantallas de retina de los móviles, no habrían sido posibles sin investigaciones fundamentales previas en física cuántica y cristales líquidos. La investigación básica constituye el pilar que permite a la sociedad dar saltos cualitativos hacia el futuro. También es una inversión en el conocimiento colectivo que, aunque puede no generar un retorno inmediato, aporta beneficios incalculables a largo plazo, tanto en términos económicos como sociales.

Sin la ayuda del Consejo Europeo de Investigación (ERC), habríamos tenido que modificar los planes iniciales, recurrir a técnicas alternativas menos eficientes o, incluso, renunciar a realizar diversas pruebas científicas

¿En qué consiste el proyecto CeLEARN y qué lo hace innovador?

El proyecto CeLEARN investiga la capacidad de las células para generar representaciones internas de su entorno, un fenómeno que hasta ahora solo se había asociado a sistemas nerviosos complejos. Así como el cerebro crea representaciones internas del mundo mediante redes neuronales, las células también pueden hacerlo a través de sus propias redes de genes y proteínas. Este enfoque desafía la visión tradicional de las células como entidades pasivas que simplemente ejecutan programas genéticos predefinidos y aporta una nueva comprensión de la dinámica celular.

Precisamente, menciona que las células no son “entidades pasivas”, sino que pueden “aprender”. ¿Podríais explicar cómo es posible que una célula aprenda?

Las células aprenden a través de cambios en sus redes moleculares, que actúan como una especie de memoria interna. Por ejemplo, cuando una célula experimenta una perturbación en su entorno, puede recordar cómo reaccionó en situaciones similares previas y, en consecuencia, ajustarse. Esto es posible gracias a las interacciones complejas entre genes, proteínas y otras moléculas que forman parte de la célula. Es un proceso fascinante, ya que implica una especie de toma de decisiones basada en reacciones bioquímicas, que recuerda al funcionamiento de los sistemas cognitivos.

¿Por qué es importante comprender el aprendizaje unicelular?

Comprender cómo las células aprenden y procesan información puede transformar campos como la medicina y la biología sintética. Las células tumorales, por ejemplo, suelen adaptarse a su entorno, llegando incluso a aprender a resistir la quimioterapia. De manera similar, las bacterias aprenden a resistir los antibióticos. Entender este proceso de aprendizaje podría abrir nuevas vías para combatir el cáncer y otras enfermedades.

Comprender cómo las células aprenden y procesan información puede transformar campos como la medicina y la biología sintética

A partir del aprendizaje celular, ¿cómo se aplican los modelos matemáticos en el proyecto para comprender estos procesos?

La aplicación de modelos matemáticos es una parte clave del proyecto, ya que permite formalizar y analizar los procesos de aprendizaje celular de manera cuantitativa. Esto nos ayuda a entender cómo las células generan representaciones internas de su entorno, identificando patrones y adaptándose a diferentes estímulos. Esta metodología es similar a la que se usa en el desarrollo de redes neuronales para inteligencia artificial.

¿Cómo se coordina el trabajo entre los diferentes investigadores e instituciones que forman parte del proyecto?

Somos un consorcio internacional formado por investigadores de la UPF, el Instituto Max Planck de Neurobiología del Comportamiento, la Universidad de Bonn y la Facultad de Medicina de Harvard. Cada institución aporta experiencia en un tipo de organismo modelo.

Nosotros trabajamos con bacterias, mientras que nuestros colaboradores del Instituto Max Planck se centran en fibroblastos, un tipo de células que forman muchos tejidos de nuestro cuerpo. La Universidad de Bonn estudia cómo las neuronas se encuentran entre sí durante la formación del cerebro, y nuestros colegas de Harvard investigan células ciliadas, un tipo de células individuales fundamentales en diversos procesos biológicos.

¿Podríais concretar qué organismos modelo estudiáis y por qué los habéis elegido?

Nosotros centramos una parte de nuestro trabajo en el estudio de las bacterias. En el laboratorio, nos interesa entender, por ejemplo, cómo estas células desarrollan resistencia a los antibióticos. Tradicionalmente, se considera que la resistencia a los antibióticos se origina por mutaciones en el ADN, pero se sabe que no siempre tiene que ser así. Las bacterias pueden aprender a adaptarse al antibiótico modificando su comportamiento celular, sin ningún cambio genético. Esto tiene implicaciones importantes: si podemos influir en este proceso de aprendizaje, podríamos diseñar estrategias más efectivas para frenar la resistencia a los antibióticos.

Tradicionalmente, se considera que la resistencia a los antibióticos se origina por mutaciones en el ADN, pero se sabe que no siempre debe ser así. Las bacterias pueden aprender a adaptarse al antibiótico modificando su comportamiento celular, sin ningún cambio genético

¿Cómo aseguraréis que los resultados de esta investigación lleguen a la sociedad?

Queremos publicar los resultados en revistas científicas de primer nivel y presentarlos en congresos internacionales. Pero también es crucial hacer divulgación al público general para explicar por qué la ciencia básica es fundamental para el progreso social y tecnológico. Asimismo, tenemos previsto colaborar con otras instituciones y empresas para explorar aplicaciones prácticas de nuestros hallazgos, asegurando que no queden únicamente en el ámbito académico.