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

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.

“Filosofía y Biología. Reflexiones de un biólogo evolucionista”, de Raúl Gutiérrez Lombardo, CEFPSVLT.

(Puedes acceder al libro en PDF seleccionado aquí o al final del artículo) “Filosofía y Biología. Reflexiones de un biólogo evolucionista”, de Raúl Gutiérrez Lombardo, CEFPSVLT.

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

Aristóteles (384 a.C. - 322 a.C., Macedonia)

Aristóteles (384 a.C. – 322 a.C., Macedonia).

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.

Ernst Walter Mayr (1904- 2005)

Ernst Walter Mayr (1904- 2005).

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.

Erich Jantsch (1929, Vienna – 1980, Berkeley)

Erich Jantsch (1929, Vienna – 1980, Berkeley).

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.

Ilya Prigogine (1917 – 2003, Bélgica, origen ruso), Premio Nobel de Química en 1977.

Ilya Prigogine (1917 – 2003, Bélgica, de origen ruso), Premio Nobel de Química en 1977.

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…

Manfred Eigen (1927, Alemania), Premio Nobel de Química en 1967.

Manfred Eigen (1927, Alemania), Premio Nobel de Química en 1967.

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…

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3 Responses to "Los Conceptos de Autorganización de la Materia y de Emergencia en la Evolución Biológica"

  • Santiago Avilés Quevedo
    05/09/2016 - 1:15 pm Reply

    Se llama materia a lo que existe y constituye de modo real y objetivo los cuerpos que generan el espacio inconmensurable.
    Lo que se observa es que todo está en movimiento (dinámica) y que en la mayor parte de la materia que se percibe, está la tendencia al reposo (estática). Esto es el punto de partida de este análisis.
    Esta observación sugiere la existencia de materia con una de las dos propiedades mencionadas. La dinámica o la estática. Esta es una cuestión crítica ya que determina un cambio drástico en el concepto de lo que existe.
    Según esta noción, la materia es no solo la masa, lo que pesa, si también los es, lo que genera el movimiento y es dinámico en todas sus manifestaciones.
    Se propone, entonces, que esto que genera el movimiento, es algo a al o que legítimamente se puede llamar materia, una de cuyas propiedades es la energía, que ahora se mide con el trabajo realizado. Un vez que actúa. A esa materia con energía se le llamará MATERIA DINAMICA, en lo sucesivo. Se le concibe como lo que genera las fuerzas dinámicas y vitales de la naturaleza y como responsable o causa de la totalidad de los fenómenos energéticos y vitales, y de la constitución y comportamiento de los seres vivos dinámicos y los no vivos y del fenómeno evolutivo.
    De la misma manera, se reconoce a la masa con la materia con inercia, por lo cual se opone al cambio de movimiento y al movimiento mismo. A esta materia con inercia se le llamará MATERIA ESTÁTICA, en lo sucesivo. Se le concibe como lo que genera las fuerzas estáticas y opuestas a la vida en la naturaleza y como responsable o causa de la totalidad de los fenómenos inertes y contrarios a la vida, y de la construcción y comportamiento de los seres antagónicos a la vida, y al fenómeno evolutivo. También posee la propiedad de ser extensa.
    La materia dinámica y la materia estática no se crean ni se destruyen.
    La radiación electromagnética se considera ser materia preponderantemente dinámica, es decir, puede una porción estítica y la radiación constituida de partículas con masa, contiene la componente estática que proviene de la masa.
    La propiedad de generación de reposo es exclusiva de la materia estática. Esta genera el reposo, poniéndose en reposo ella misma e impidiendo el movimiento de aquello que la rodea y que puede retener.
    Estas dos últimas propiedades son contradictorias entre si y constituyen la raíz causal de la contradicción universal. No coexisten en el mismo átomo.
    Cada átomo posee como atributo o propiedad una u otra de estas dos propiedades.
    Esta formulación de las propiedades de la materia se desprende de los principios de conservación, en cuanto que siendo increada la materia, ha sido siempre como lo es actualmente. Es decir, que sus propiedades fundamentales deben tener la calidad de inmutables, o como se menciona en el lenguaje de la Física, son invariantes frente al tiempo y respecto de transformaciones de todo tipo, en caso de que se les describiera con respecto a un marco de referencia. En cambio, en su devenir temporal espacial, su manifestación cambia según el entorno, la circunstancia concreta en que se encuentran los átomos, y el nivel de integración evolutiva que haya alcanzado.
    Así la materia tiene dos propiedades fundamentales, la propiedad espacial y la propiedad de general movimiento, la materia dinámica o la propiedad de generar reposo la materia estática. El componente mínimo de la materia, el átomo, no el átomo del elemento químico, resulta ser una entidad impenetrable a muy cortas distancias y penetrable a grandes distancias, es capaz de ejercer fuerzas hacia fuera de sí mismo, y de asociarse con otros átomos bajo ciertas condiciones. Las propiedades dinámica y estática de generar movimiento o reposo respectivamente, son la raíz causal de la esencia o naturaleza de los correspondientes átomos o de la correspondiente materia.
    Vázquez-Reyna, Mario (1998). Reflexiones en torno la materia, la energía y la masa. Anexo B. Cd. De México. ISBN 970-91797-1-3

  • Santiago Avilés quevedo
    16/06/2017 - 12:08 pm Reply

    PROPIEDADES DE LA MATERIA

    La materia tiene las siguientes propiedades fundamentales:

    Primera. Es indestructible, y existe en cantidad infinita, por lo cual la nada no ha existido, no existe, y no existirá jamás, y se generan las leyes de conservación. El orden universal proviene del carácter inmutable de las propiedades de los componentes primigenios de la materia.

    Segunda. La materia es impenetrable a muy cortas distancias. Es y tiene su propio espacio. A distancias grandes los espacios de los átomos son penetrables, siendo campos y se superponen generando el espacio ordinario, el cual es, como se dice, propiedad de la materia, y no puede estar vacío, ya que él mismo es materia.

    Tercera. La Materia está compuesta de átomos . Los componentes atómicos de la Materia poseen la energía o la inercia, son heterogéneos entre sí, y el carácter de la heterogeneidad es energético o inercial, por ello se generan el movimiento y la oposición a él, la tendencia al reposo, universales, y la diversidad universal.

    Cuarta. En virtud de su energía o inercia, los átomos de materia con energía y los átomos de materia con inercia son contradictorios entre ellos, aplican fuerzas hacia fuera de sí mismos y por ello se hacen ponderables. Estos átomos son componentes de los átomos, así llamados, de los elementos químicos.

    Quinta. Se asocian los átomos entre sí por su energía, o por su inercia, es decir, se integran entre sí los de la misma esencia, y por su asociación, de los que se mueven, los de la esencia dinámica, generan el movimiento universal, la vida, el proceso universal de integración evolutiva y la diversidad universal, y los de la esencia estática, que se oponen a la vida, generan la gravedad y lo inerte e intentan detener el progreso tendiendo al reposo, sin tregua.

    Sexta. La existencia y forma de ser de la materia no dependen de que algún Ser la observe, es decir, existe por sí misma y es, y tiene por ello carácter objetivo.

    Séptima. Es cognoscible por sí misma siendo un ser integrado. Y, se reitera, genera el conocimiento de sí misma, por si misma.

    Octava. Sus propiedades le son inmanentes, esto es, la constituyen, y no fueron creadas.

    Novena. La vida es propiedad de la materia dinámica. Esta propiedad se manifiesta como vida orgánica cuando una entidad dinámica alcanza cierto nivel de integración evolutiva, el de las algas, por ejemplo, en las cuales el fenómeno de la individuación aparece por primera vez en la historia del proceso de integración evolutiva. Y mucho después, a su debido tiempo, aparece la conciencia en los seres que alcanzaron el último nivel de integración evolutiva, logrado hasta la fecha.

    Vázquez-Reyna, Mario (2008). Teoría general de la Materia. Ciudad de México.

  • Santiago Avilés Quevedo
    14/07/2017 - 1:44 pm Reply

    Los hechos de la evolución conducen por manera evidentísima hasta la consideración del estado primordial del Cosmos, en el cual la Materia permanecía en absoluto estado neutro. Ahora bien; inferimos que aquel Todo neutro permanecía en tal estado, porque al ir nosotros reduciendo en escala retrospectiva las evoluciones, tenemos que llegar al momento anterior al primer acto dinámico.
    Entonces ante la mente se presenta aquel estado primordial del Cosmos que está descrito en los siguientes, versos del Himno 129, Libro X del Rig–Yeda.

    “Ni Algo ni Nada existía; todavía el cielo resplandeciente
    No existía, ni en lo alto ni en lo bajo se extendía la trama gigantesca de los cielos
    ¿Qué cubría al todo? ¿Qué lo contenía? ¿Qué era lo que lo ocultaba?
    ¿Era acaso el agua del abismo insondable?
    Allí no existía la muerte, nada inmortal todavía existía,
    Allí no existían fronteras entre la noche y el día;
    El Soplo del Único Uno respiraba por sí mismo.
    Desde entonces, ningún otro más que ELLO es lo que ha sido.
    Allí Tinieblas reinaban, y todo en un principio velado permanecía
    En obscuridad profunda, un océano sin luz.
    El germen que todavía por la cáscara permanecía cubierto.
    La rompe, estalla, y del férvido calor una Naturaleza brota.
    Entonces por vez primera desciende el Amor sobre ella, la progenie nueva
    De la Mente; sí, poetas han adivinado en sus corazones.
    Meditando, este lazo que entre las cosas creadas
    Y las increadas existen. ¿Viene esta centella de la tierra
    Perforando y penetrando á todo, o de los cielos?
    Entonces sembráronse semillas y brotaron fuerzas poderosas
    En la Naturaleza, abajo; poder y voluntad en la región de arriba.
    ……………………………………………………..”

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