Capire il metabolismo cellulare applicando teorie economiche

Un team interdisciplinare di ricercatori ha applicato per la prima volta una teoria nata ed utilizzata per i sistemi economici al metabolismo cellulare. 

I meccanismi che regolano il metabolismo cellulare si fondano su delicati equilibri di flussi di informazione e molecole in entrata e uscita attraverso la membrana cellulare e tra i diversi organelli all’interno della cellula stessa. Ogni cellula vivente deve risolvere costantemente un problema di allocazione delle risorse dove flussi in entrata e flussi secretori in uscita costituiscono il risultato di reazioni biochimiche e di meccanismi di regolazione attuati dagli enzimi metabolici.

Quantificare l’efficienza con cui una popolazione di cellule risolve il problema dell’allocazione delle risorse costituisce un quesito di fondo per “l’economia cellulare” e richiama in modo alquanto esplicito alle dinamiche tipiche della gestione aziendale. 

Lo studio, pubblicato su IEEE Life Sciences Letters, propone l’utilizzo della data envelopment analyses, una tecnica utilizzata per misurare le prestazioni di unità produttive introdotta nel 1978 da Charnes, Cooper e Rhodes, che permette di valutare l’efficienza di una decision making unit, ossia di una unità produttiva.

Raffaele Pesenti, ordinario di Ricerca Operativa del Dipartimento di Management, è tra gli autori della ricerca, firmata con Lorenzo Castelli dell’Università degli Studi di Trieste e Daniel Segrè di Boston University.

La data envelopment analyses, precedentemente utilizzata per valutare l’efficienza di sistemi economici quali banche, ospedali e sistemi di trasporto, in questo studio viene applicata ad un contesto di produttività e rendimento cellulare dove ogni decision making unit, in questo caso popolazione cellulare, viene confrontata con le unità produttive più efficienti valutandone l’efficienza relativa.

Consente così di gestire simultaneamente input in entrata (ad esempio l’assorbimento di diverse fonti di carbonio, azoto e zolfo) e in uscita (produzione di biomassa e secrezione di prodotti di scarto) comparando la performance di organismi diversi. Applicando questa metodologia è possibile distinguere le popolazioni di cellule efficienti da popolazioni non efficienti.

La ricerca prende in prestito alcuni fondamenti dell’economia e della ricerca sulle organizzazioni per esaminare i possibili vantaggi derivanti dal considerare le cellule e il loro metabolismo come unità produttive che utilizzano risorse per produrre risultati.

L’uomo studia l’evoluzione applicando la teoria dei giochi che ha inventato egli stesso e sfrutta le leggi della natura per capire le dinamiche di interazione tra comunità  in un girotondo in cui, come direbbe Gilbert Keith Chesterton, scrittore e intellettuale inglese della prima metà del ‘900,  “…he is himself  the animal which he studies”. 

Professor Pesenti, possiamo considerarle cellule manager?

«I modelli economici vengono sempre applicati con cautela ai sistemi non gestiti da umani. Infatti, bisogna sempre essere molto cauti a non attribuire agli attori in gioco, siano essi animali, piante o macchinari, eccessive caratteristiche umane. Nel nostro caso, ad esempio, è vero che la pressione evolutiva spinge le cellule a gestire in modo relativamente efficiente le risorse a loro disposizione, ma non è vero che le cellule presentino una qualsivoglia volontà in tale direzione».

Matematica, teorie economiche e biologia. Come valuta questa esperienza trasversale?

«La collaborazione interdisciplinare è sempre molto interessante e fruttuosa. Si devono superare però due difficoltà: la prima è trovare un linguaggio comune per comprendersi, e in questo senso la matematica aiuta molto. La seconda è invece legata a come viene valutata la ricerca in Italia. Infatti, attualmente sia il sistema di valutazione della ricerca dei dipartimenti che i criteri di abilitazione dei giovani tendono a premiare di più chi compie ricerca all'interno del suo settore piuttosto che chi cerca contatti e scambi anche con altre discipline».

Anche per questo motivo Ca’ Foscari ha lanciato quest’anno Research for Global Challenges, un importante progetto di Ateneo che vede coinvolti tutti e otto i suoi dipartimenti grazie al lavoro di team interdisciplinari di ricercatori che svolgono ricerca d’avanguardia per affrontare le sfide globali del presente e del futuro.

Erica Villa