Fragmento del capítulo Los conceptos de autorganización de la materia y de emergencia en la evolución biológica, en: “Filosofía y Biología. Reflexiones de un biólogo evolucionista”, de Raúl Gutiérrez Lombardo, CEFPSVLT, 2008, p.p. 37-64.

Los Conceptos de Autorganización de la Materia y de Emergencia en la Evolución Biológica

Raúl Gutiérrez Lombardo

Ernst Mayr llamó revolución intelectual darwiniana a las consecuencias que la teoría de la selección natural de Darwin (1859) produjo en la manera de abordar el estudio de las ciencias de la vida, me refiero al llamado pensamiento evolucionista.

Este autor, quien para mí es el biólogo teórico más importante del siglo XX, en su último artículo, “The autonomy of biology” (publicado en la revista Ludus Vitalis vol. XII, num. 22, 2004, dedicado a conmemorar sus cien años de vida), apunta que tomó más de doscientos años y que ocurrieron tres conjuntos de eventos antes de que la biología fuera reconocida como una ciencia autónoma.

Lo anterior lo muestra relacionando a estos conjuntos de eventos con tres diferentes cuestiones: a) la refutación de ciertos principios filosóficos erróneos; b) la demostración de que ciertos principios científicos de la física no pueden ser aplicados a la biología, y c) la constatación de que ciertos principios básicos de la biología no son aplicables al mundo inanimado. Entonces, dice Mayr, antes de aceptar la visión de la autonomía de la biología, es necesario hacer un análisis de estas cuestiones.

La Cuestión Filosófica

En lo que toca a esta cuestión, Mayr se encontró, primero, con que ciertos principios ontológicos resultaron ser falsos. Esto es, la biología no puede ser reconocida como ciencia en el mismo nivel que la física, pero ello no quiere decir que algunos principios explicativos de la biología no estén soportados por las leyes de las ciencias físicas. Los dos principales principios involucrados aquí son el vitalismo y la creencia en una teleología cósmica. Al demostrarse que estos dos principios no son válidos y, todavía más, que ningún fenómeno del mundo vivo está en conflicto con las leyes de las ciencias físicas, no hay ninguna razón para no reconocer a la biología como una ciencia legítimamente autónoma al igual que la física.

El vitalismo, dice Mayr, se desechó definitivamente con los métodos de la genética y la biología molecular, que demostraron que esa propuesta era innecesaria.

La teleología es para Mayr el segundo principio inválido que tuvo que ser eliminado de la biología antes de ser calificada como una ciencia equivalente a la física. La explicación de que los procesos naturales están dirigidos hacia un fin o meta (la causa finalis de Aristóteles), se echó abajo con la teoría sintética de la evolución (de la cual Mayr es uno de los autores), que demostró que no hay evidencia alguna de tal ortogénesis, pues con el soporte de los nuevos descubrimientos de la genética y la paleontología, no había ninguna razón para hablar de teleología cósmica.

La Cuestión Metodológica

En lo que se refiere a esta cuestión, Mayr apunta que la biología evolucionista ha desarrollado su propia metodología a través de lo que llama narrativas históricas o escenarios tentativos.

Así, en Mayr la solución para considerar a la biología como una ciencia autónoma, equivalente a la física, tiene que satisfacer dos demandas: una, que tiene que ser completamente compatible con las leyes de la física, y, la otra, que ninguna solución que invoque fuerzas ocultas debe ser aceptada. Esto no quiere decir, sin embargo, que todos los principios de la física sean inaplicables a la biología, sino que algunos tienen que ser eliminados y reemplazados por principios pertinentes a la biología, es decir, hay que saber dónde la biología está basada en otros principios que son aplicables sólo a la materia viviente.

Para Mayr los principios fiscalistas no aplicables a la biología son: 1. El esencialismo; 2. El determinismo; 3. El reduccionismo, y 4. La ausencia de leyes universales en biología. Además, en lo que respecta a las características para fundamentar la autonomía de la biología, las siguientes: 1. La complejidad inherente a los sistemas vivientes (son sistemas abiertos, el principio de entropía no les es aplicable, y tienen cualidades propias como reproducción, metabolismo, replicación, regulación, adaptabilidad, crecimiento y organización jerárquica). 2. Las teorías biológicas están basadas en conceptos y no en leyes universales y son resultado de una causación doble: los procesos biológicos están regidos no sólo por leyes sino también por programas genéticos. Tal vez, dice Mayr, el más importante concepto biológico sea el de selección natural, el cual, en realidad, se refiere a un proceso de eliminación y reproducción diferencial, más que a un proceso de selección como tal, pues en realidad éste va de la mano, primero, de un proceso de variación producido por mutación, recombinación y el efecto ambiental y, luego, por la selección de distintos fenotipos. 3. La biología es una 

ciencia histórica muy diferente en su entramado conceptual y metodológico al de las ciencias llamadas exactas. Así, dice Mayr, la biología tiene que ver con fenómenos únicos, tales como la extinción de los dinosaurios, el origen de los seres humanos, que, en sentido amplio, significa el estudio del origen o emergencia de las novedades evolutivas y la explicación de la diversidad orgánica. No hay manera, dice Mayr, de explicar estos fenómenos a través de leyes físicas. La biología evolucionista trata de encontrar respuestas sobre los porqués de dichos fenómenos. Por eso, el método heurístico utilizado por esta ciencia es el de construir narrativas históricas, método que consiste en empezar con una conjetura para luego comprobar su validez con las evidencias empíricas.

Otro concepto fundamental para Mayr al hablar del método de la biología es el azar. Los procesos evolutivos, dice Mayr, son generalmente el resultado de la interacción de factores incidentales. El azar no tiene límite en la producción de variación desde el punto de vista funcional y adaptativo en los proceso biológicos. Durante la meiosis, por ejemplo, lo gobierna tanto la recombinación como el movimiento de los cromosomas. Mayr menciona como dato curioso que fue precisamente debido al papel del azar en la selección natural por lo que la teoría de la evolución fue más criticada…

La Cuestión de que ciertos Principios Básicos de la Biología no son Aplicables al Mundo Inanimado.

Un concepto conocido como el principio de autorganización de la materia, al cual se le ha convertido por algunos filósofos de la ciencia, como Erich Jantsch (1992), en una ley universal o ley física para explicar los fenómenos de la realidad, y que, como se vio en las consideraciones de Mayr, no es correcto, pues las teorías biológicas no responden enteramente a esas leyes. En otras palabras, elevar a rango de ley universal el principio de autorganización de la materia para explicar la evolución en sus diferentes fases, no se justifica desde el punto de vista metodológico.

Otros autores, como Hofkirchner (1998), consideran que el principio de autorganización de la materia ha producido un cambio de paradigmas científicos que va desde el paradigma newtoniano hasta las teorías sobre la complejidad. Ha habido, apunta, un cambio de la predictibilidad a la no predictibilidad; del orden y estabilidad a la inestabilidad, el caos y la dinámica; de la certidumbre y la determinación al riesgo, ambigüedad e incertidumbre; del control y gobierno a la autorganización de los sistemas; de la linearidad a la complejidad y causalidad multidimensional; del reduccionismo al emergentísimo; del ser al devenir; y de la fragmentación a la interdisciplinariedad. Autores como Best y Kellner (1997), incluso lo interpretan como un cambio del conocimiento moderno al conocimiento posmoderno. Pero todo el argumento lo basan en el hecho de que los principios físicos son universales y que el principio de autorganización de la materia es uno de ellos y, por lo tanto, es válido aplicarlo a otros sistemas como los biólogos y sociales que muestran, de acuerdo con dicho principio, características emergentes adicionales. ¿Qué se quiere decir con características emergentes adicionales? No me queda claro.

Christian Fuchs (2003) sostiene que las ciencias que surgieron durante el siglo pasado, como la mecánica cuántica, la cibernética de primera y segunda generación, la teoría general de sistemas, la termodinámica del no equilibrio, la sinergética, la teoría de sistemas disipativos, la teoría de sistemas autopoiéticos, la teoría de catástrofes, la teoría de los equilibrios puntuados, la teoría de los hiperciclos, la teoría de cuerdas, la teoría de bucles, entre otras, muestran que desde el punto de vista ontológico parece haber suficiente evidencia científica para sostener que la naturaleza es resultado de un proceso de evolución causa sui, esto es, que la naturaleza es una totalidad con la cualidad de autorganizarse.

Según este autor, como corolario de lo anterior se puede suponer, con bases científicas, que la materia no fue creada por ninguna fuerza inmaterial o externa y que está en constante evolución.

Se podría estar de acuerdo con esta tesis ontológica, ¿pero se justifica su generalización desde el punto de vista metodológico? Yo tengo mis dudas, las cuales voy a tratar de exponer basado en las dos teorías científicas más utilizadas por estos filósofos, que creo han sido el sustrato para hacer semejantes generalizaciones. Me refiero a la teoría de las estructuras disipativas, conocida también como termodinámica de procesos irreversibles, de llya Prigogine (1967)y a la teoría de los hiperciclos, cuyo nombre original es el de teoría de la autorganización de las macromoléculas orgánicas, de Manfred Eigen (1971)…

La termodinámica del equilibrio, dice Prigogine, constituye ciertamente la primera respuesta dada por la física al problema de la complejidad de la naturaleza y del tiempo. Esta respuesta se enuncia como disipación de energía, olvido de las condiciones iniciales, evolución hacia el desorden. Frente a la dinámica, ciencia de las trayectorias eternas y reversibles, tan indiferente a las preocupaciones planteadas en el siglo XIX, aparece la termodinámica del equilibrio, capaz de proponer, de cara a las otras ciencias, su propia idea sobre el tiempo. Y ese punto de vista es el de la degradación y la muerte. Desde hace un siglo, dice Prigogine, nuestra cultura se está planteando nuevas preguntas: ¿Qué significa la evolución de los seres vivos, de sus sociedades, de sus especies, en el mundo del desorden creciente de la termodinámica? ¿Qué relación existe entre el tiempo termodinámico de aproximación al equilibrio y el tiempo del devenir complejo?

Para este autor, las estructuras dinámicas complejas ya no son rompecabezas en la explicación de las “curiosidades del mundo”, basadas en la idea de que, en esencia, también son simples y reductibles a sus componentes. Con esta nueva visión de la ciencia, la complejidad, el cambio y la organización están en el núcleo de la explicación y se vuelven el objeto de estudios rigurosos y serios. Lo anterior, sin embargo, no quiere decir que se rechacen los logros de la ciencia clásica, sino simplemente de tener claros sus límites.

Los cambios revolucionarios han ocurrido así de manera paralela en diferentes dominios y niveles: se descubren e investigan nuevos tipos de eventos, se les describe con la construcción de nuevas leyes y conceptos, y se utilizan nuevas teorías matemáticas también recientemente elaboradas. En síntesis, en el nivel de los eventos, nuevas leyes, nuevos conceptos, nuevas teorías, y en el nivel de la reflexión filosófica, una nueva visión de la ciencia…

Respecto a la teoría de Eigen, expuesta de manera más extensa con Schuster (1977), hay que decir que desde un análisis filosófico, una de las más importantes premisas de la teoría de la autorganización de las macromoléculas orgánicas es la distinción entre la calidad y la cantidad de información. Ante la pregunta sobre la vía por la que se origina la información biológica, o la vía por la que la información adquiere sentido como resultado de la selección natural, la respuesta que ofrece es que, en el curso de la evolución prebiológica, el origen de la información biológica se explica con base en los principios de la termodinámica no lineal, ya que la selección natural y la evolución biológica no pueden ocurrir en el estado de equilibrio químico, la autocatálisis produce un efecto de crecimiento. Esta restricción no es válida en el caso de los sistemas en estado estacionario, pero si en el medio están presentes sustancias con propiedades autocatalíticas y, además, soportan la corriente de energía libre que es necesaria para la compensación de producción estacionaria de entropía, entonces la evolución es un proceso inevitable.

Esta teoría busca, entonces, en primer lugar, encontrar las condiciones generales a partir de las cuales la autorganización pueda producirse, así como probar qué tipo de moléculas pueden satisfacer estas condiciones; en segundo lugar, mostrar el sentido físico de la selección natural, para lo cual la describe en términos de cinética química, es decir, en función de las condiciones fisicoquímicas en las cuales ocurre o podría ocurrir la selección natural. Estas condiciones de valor fundamental son tres: 1) que sea un sistema lejos del equilibrio termodinámico; 2) que dentro del sistema ocurra la síntesis de macromoléculas con monómeros de alta energía; y 3) que al menos algunas de las moléculas presentes en el sistema sean capaces de tener crecimiento autocatalítico.

¿Qué clase de sistemas prebiológicos pueden satisfacer estas condiciones? Como la teoría muestra, las proteínas solas no pueden hacerlo, tampoco los ácidos nucleicos solos; pero precisamente los sistemas autocatalíticos de orden mayor que Eigen llama hiperciclos las satisfacen, unificando la capacidad de almacenar información de las proteínas con la habilidad de replicación de los ácidos nucleicos…

Entonces, lo que esta teoría propone es una explicación de cómo aparece la selección natural en el nivel molecular, mecanismo que se da entre las propiedades de los ácidos nucleicos, porque éstos se autorreplican, y las propiedades de las proteínas, porque éstas tienen la capacidad de almacenar información. Por esa razón, la teoría propone que la cooperación entre ambos tipos de moléculas fue indispensable para superar el umbral y abrir la posibilidad de la evolución…

¿Qué idea subyace en la base de la teoría de la autorganización de las macromoléculas? Pues que el orden biológico y la selección natural no existieron siempre…

• Fotografía de Ernst Mayr albergada en la web Academy of Achievement.
• Fotografía de Ilya Prigogine albergada en wikipedia.
• Fotografía de Erich Jantsch albergada en la web Erland Lagerroth’s Homepage.
• Fotografía de Manfred Eigen albergada en la web Nobelprize.org.

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