La Nobel de Química repasa el desarrollo de la evolución dirigida, una de las innovaciones más influyentes de la biotecnología contemporánea. Desde el rechazo inicial de la comunidad científica hasta su consolidación en la industria farmacéutica y agroquímica, analiza también los retos de la transición verde y el uso responsable de la inteligencia artificial.
Antigua becaria de Westinghouse en Madrid, extaxista, científica, investigadora, ingeniera, directiva en Silicon Valley, Premio Millennium, Premio Nobel. Frances Arnold ha sido y es muchas cosas que, combinadas, recuerdan a su propio objeto de estudio: sistemas donde pequeñas variaciones y recombinaciones pueden dar lugar a funciones completamente nuevas.
A punto de cumplir 70 años, ha dedicado gran parte de su carrera a defender una idea que en su momento sonó casi herética: que la evolución —ese proceso ciego, lento y sin diseño aparente— podía convertirse en una herramienta de ingeniería dentro del laboratorio, en contra del escepticismo inicial de buena parte de la comunidad científica.
A punto de cumplir 70 años, Arnold ha dedicado gran parte de su carrera a defender una idea que en su momento sonó casi herética
“Yo venía de una dirección ortogonal. No estaba atacando el problema del mismo modo: cómo codificar una nueva enzima, cuál es la secuencia de ADN que permite escribir una enzima capaz de catalizar nueva química”, explica la científica en una entrevista concedida a SINC durante el foro Synthetic Biology, organizado por la Fundación Innovación Bankinter y celebrado el pasado junio en Madrid, ciudad en la que Arnold pasó un verano con 19 años construyendo los primeros reactores nucleares en España.
“Los químicos y los biólogos estaban todos pensando de la misma manera. Obtienes una estructura cristalina y entras y la modificas racionalmente. Y al no venir de ese mismo entorno, tuve la oportunidad de mirar todo el campo y decir: ‘eso nunca va a funcionar’. Eso me llevó a desarrollar otro método”, añade.
Escepticismo académico al principio de su carrera
El escepticismo académico se cebó con esta investigadora. A principios de los 90 muchos científicos descartaron su trabajo diciendo que las mutaciones aleatorias no eran ciencia real. La Nobel explica que escogió un “proceso de diseño probado” que ha funcionado durante mil millones de años para crear toda la diversidad del mundo biológico. “Aunque dijeran que no era ciencia, no hirió mis sentimientos porque soy ingeniera”, bromea.
Fue más importante sacar este método al mundo y dejar que mil personas lo usaran. Y resultó ser una gran decisión porque el impacto fue mucho mayor
Con el tiempo su método de la ‘evolución dirigida’ llegó a convertirse en una herramienta central en biotecnología y farmacia. Consideró que no había que patentarlo, al contemplar que la evolución era un proceso muy natural. Más tarde, el sistema de biotecnología y las universidades le hicieron ver que existían partes del método que sí podían haberse patentado. Pero su decisión fue otra: priorizar su difusión.
“Era mucho más importante sacar este método al mundo y dejar que mil personas lo usaran. Y resultó ser una gran decisión porque el impacto fue mucho mayor que si hubiera intentado quedármelo todo para mí”, recuerda.
Una industria no tan verde
Su desarrollo llevó a Arnold a ser galardonada con el Millenium Technology Prize en 2016, un premio otorgado cada dos años por Technology Academy Finland que reconoce aquellas innovaciones ‘base’ que pueden tener un impacto real en la vida de las personas, la economía o el medio ambiente. Fue la primera mujer en recibirlo como única galardonada principal por una contribución científica atribuible a una sola investigadora.
Cuando obtuvo ese reconocimiento, el debate sobre la llamada ‘industria química verde’ empezaba a ocupar cada vez más espacio en la agenda científica y tecnológica. Pero, años después, la propia Arnold lamenta que la transición no está avanzando al ritmo esperado.
El mayor obstáculo para la biotecnología no es científico, es económico
El problema, apunta, no es solo tecnológico, sino económico. El petróleo sigue siendo barato de extraer y no incorpora el coste ambiental real de sus emisiones, lo que hace muy difícil competir. “Algún día cambiaremos esa lógica”, reconoce, aunque advierte de que la demanda de energía y productos baratos siguen marcando el ritmo. “La gente quiere una vida asequible, no quiere dedicar todo su salario a calentar su casa o a conducir”, resume.
Los sectores del cambio
La otra gran pregunta del momento es qué sectores están llamados a transformarse primero mediante estas nuevas herramientas biológicas. Y ahí Arnold señala dos frentes claros: la industria farmacéutica y la agricultura.
En el ámbito de los fármacos, destaca el potencial de la biocatálisis para reducir de forma drástica los residuos que genera la producción farmacéutica, además de abaratar procesos cada vez más complejos. “Los medicamentos se están volviendo mucho más complicados, difíciles y caros de fabricar”, apunta, citando como ejemplo los inhibidores GLP-1, donde la catálisis enzimática ya está empezando a abrirse paso.
Si decían que no era ciencia, no me afectaba: soy ingeniera
El segundo frente es la agroquímica, donde su propia trayectoria empresarial entra en juego con Provivi, una compañía centrada en feromonas de insectos. La idea, recuerda, surgió a partir de aplicaciones desarrolladas en España para cultivos de arroz. Se trata de una solución que no mata plagas, sino que las desorienta, aunque su producción química es extremadamente compleja. “Son como el Chanel Nº 5 de las polillas”, ironiza. Ahí, sostiene, la biología vuelve a tener ventaja, ya que las propias especies las fabrican de forma natural, sin necesidad de síntesis química industrial.
Rectificar es de sabios
En 2020, dos años después de ganar el Premio Nobel de Química, Arnold volvió a enfrentarse a las críticas de la comunidad científica. En esta ocasión la razón fue su honestidad y transparencia. La ingeniera retiró voluntariamente un artículo publicado en la revista Science porque los resultados no eran reproducibles, admitiendo que había estado “demasiado ocupada”.
Arnold cuenta cómo inicialmente recibió reacciones de todo tipo, hasta el punto de que algunos ‘colegas’ defendieron que deberían quitarle el Nobel porque no se lo merecía. Pero 24 horas después otros salieron en su defensa reflexionando sobre cómo funciona el método científico y poniendo en valor la necesidad de reconocer los fallos.
“A veces hace falta que otros vengan y digan: ‘oye, eso estaba mal’. Pero en este caso, fuimos nosotros quienes descubrimos que estaba mal. Encontramos el error en mi laboratorio. Así que simplemente dije que ese artículo era incorrecto, que no perdieran el tiempo intentando reproducirlo, y lo retiramos”, cuenta. “Al final la respuesta fue muy positiva y creo que fue un buen ejemplo de que, sí, es doloroso decir ‘me he equivocado’, pero es definitivamente lo correcto”.
No es agradable equivocarse, pero es lo correcto si quieres que la ciencia avance
A raíz de aquella experiencia, la investigadora incorporó nuevos mecanismos de control interno en su laboratorio. Desde entonces, los grupos de trabajo realizan auditorías cruzadas de los datos, en un proceso que ella denomina data gazing, en el que los resultados son revisados por otros miembros del equipo antes de su validación final.
En ese contexto, la presión añadida que supone un Premio Nobel tampoco cambia su visión sobre la ciencia. La infalibilidad, insiste, no existe. “Nadie es infalible. Acostúmbrate a ello”, subraya. Y lo traslada al terreno del alto rendimiento deportivo. Para ella llegar a la cima no depende de evitar el error, sino de enfrentarse constantemente a lo difícil. “Si solo haces cosas que siempre funcionan, no te estás esforzando lo suficiente”, apostilla.
IA para evolucionar
Además de ejercer ocasionalmente como asesora científica de la Casa Blanca, ser profesora en el Instituto de Tecnología de California (Caltech) y asesora de diversas instituciones científicas, desde 2019 Arnold también es uno de los diez miembros del consejo de Administración de Alphabet, la empresa matriz de Google.
Desde esta posición, defiende una ética de la inteligencia artificial enfocada en la bioseguridad y la máxima precisión científica. Arnold promueve que la IA se utilice de forma responsable y proactiva para resolver crisis globales —como el cambio climático y el diseño de vacunas—, al tiempo que exige filtros estrictos para evitar que los modelos generativos sean utilizados para crear amenazas biológicas o medicamentos defectuosos.
No entendemos la biología lo suficientemente bien como para fabricar una enzima solo con datos
“La evolución y la IA son metodologías sinérgicas maravillosas donde la IA puede crear puntos de partida que luego sean optimizados y modificados por la evolución”, sostiene. “No entendemos la biología lo suficientemente bien en la actualidad como para simplemente fabricar una enzima a partir de los datos mínimos que tenemos, y pasará bastante tiempo, creo, antes de que eso ocurra. Así que, ahora mismo, utilizamos la ‘evolución dirigida’ para optimizar las cosas que diseñamos mediante inteligencia artificial”.
La evolución y la inteligencia artificial son metodologías sinérgicas: la IA propone, la evolución optimiza
Respecto a Alphabet, la Nobel asegura que es “una empresa muy impresionante que ha reinventado toda su tecnología para ser ahora una empresa de IA”. Según revela, no hay ninguna herramienta de la compañía de Mountain View que no esté salpicada ya por esta nueva ola. “Todos los productos que usamos —la búsqueda, los mapas, Google Docs—, todo está ahora potenciado con IA. Creo que a la gente le encanta”, concluye.