Evolución y ecología en una perspectiva constructivista

8 de septiembre 2020

El filósofo griego Heráclito de Éfeso, que vivió entre el siglo VI y el V a.C., dijo que todas las cosas se transforman en fuego y el fuego en todas las cosas. Si en lugar de fuego hubiera hablado de energía, los físicos actuales le habrían dado la razón. Y, al fin y al cabo, el fuego era para él una manera de decir energía. Su pensamiento se completaba diciendo “… como las mercancías en oro y el oro en mercancías”. En esto las cosas han cambiado un poco.

Photo by Micheile Henderson on Unsplash

Photo by Micheile Henderson on Unsplash

Anotemos! Anotemos cuidadosamente, que nada se repetirá nunca! Todo es único e irreversiblemente primer tiempo último en su forma y en su expresión.
A. Kusniewicz, El rey de las Dos Sicilias

El oro ya no es el referente universal del valor de cambio, hemos inventado una “realidad imaginaria”, las monedas, a las que atribuimos un valor simbólico, ya que un billete de 500 euros no vale diez veces más que uno de 50 en peso de papel ni en ninguna otra cosa, sólo que en que hay un cero más en la cifra escrita. Y, por otro lado, las transacciones económicas sólo en una pequeña parte son para cambiar estas monedas por mercancías y viceversa: hay muchas más que tienen lugar por anotaciones en registros computerizados, en un mercado virtual en el que compradores y vendedores no ven nunca cambiar de manos ningún objeto real, ni monedas, ni productos, ni terrenos, ni casas o fábricas. La mayor parte de estas transacciones son especulativas y quienes las hacen no ven los efectos en el mundo real (que los hay), sino meros cambios de cifras en una pantalla. Pero esto del dinero ya forma parte de una rama especial de la evolución, la evolución cultural.

 

Irreversibilidad

Hay un par de escenas similares extraordinarias del cine que a veces me vienen a la cabeza. Una es el final del western Shane (en España, Raíces profundas, 1953, de George Stevens). En ella, el niño rubito grita “Shane! Vuelve Shane! ” mientras el pistolero moribundo, que interpretaba el bastante insufrible Alan Ladd, cabalga colina arriba sin girarse y se pierde entre las lápidas de un viejo cementerio.

Fotograma de la pel·licula Shane

Fotograma de la película Shane

La otra es también casi al final de Moonfleet (en España, Los contrabandistas de Moonfleet, 1955, de Fritz Lang), filme basado en la novela El diamante (1898), de John Meade Falkner, que a veces se ha comparado a La isla del tesoro y que leí de adolescente con semejante pasión que por la obra inmortal de Stevenson. En este film, otro niño rubito pero un poco más joven ve marchar su padre (interpretado por Stewart Granger), también moribundo, en una barca que se aleja, y se engaña esperando que algún día volverá. Las miradas inocentes de estos personajes infantiles del cine ven a quienes marchan como sus héroes y no los saben prácticamente muertos y cargados de culpa. Los dos adultos se alejan, con su vida, llena de amargura y arrepentimientos, y con su muerte, para no contaminar la inocencia y no romper la esperanza que ellos también tuvieron alguna vez, mucho tiempo atrás, en el paraíso perdido de la infancia.

En el mundo macroscópico de los humanos y de la vida todo es historia y la historia no da marcha atrás.En la sucesión ecológica es lo mismo.  Mientras que la física clásica es determinista y reversible, nuestro mundo está dominado por la irreversibilidad y las fluctuaciones.

¿Y a qué viene esto? Estas escenas me evocan muy claramente, la irreversibilidad de nuestras vidas individuales y de la vida en general. En el mundo macroscópico de los humanos y de la vida todo es historia y la historia no da marcha atrás. En cada momento, las cosas habrían podido ser de diversas maneras, pero fueron de una determinada y esto ya no se puede cambiar. La evolución de la vida no habría sido igual si no hubiera caído el asteroide en Chicxulub, o si hubiera caído antes de que existiera ningún mamífero. Lejos del equilibrio, los procesos son irreversibles, y la vida justamente tiene lugar lejos del equilibrio. Nunca se vuelve a una situación idéntica a una que ya se ha producido (tal vez, siendo estrictos, habría que decir que la probabilidad de que se vuelva a una situación idénticamente repetida es inimaginablemente pequeña). Hay irreversibilidad en la vida de los individuos, sean árboles, mariposas o humanos, como en las escenas descritas: ni el pistolero ni el jefe de los contrabandistas pueden cambiar lo que han sido sus vidas, como querrían los niños que dejan atrás, sólo pueden seguir sus viajes hacia la nada. Que en un ignorado repliegue del espacio tiempo sea posible tal vez otro final, si no lo podemos saber no nos sirve de nada. En la sucesión ecológica es lo mismo. Se abandona un cultivo y, poco a poco, la vegetación dominante cambia, aparecen plantas cada vez más altas, hasta que se forma un bosque. Pasan décadas. Un día el bosque se quema. El campo queda otra vez desnudo, pero no es como cuando se abandonó el campo. Ahora hay restos de cepas, que antes no estaban, cambios en el estado de la materia orgánica en el suelo, quizás restos de ceniza… El proceso de reconstrucción del bosque se reinicia, y parece seguir los mismos pasos que la primera vez, pero nunca pasa por un estadio idéntico a alguno de los de la vez anterior. Mientras que la física clásica es determinista y reversible, nuestro mundo está dominado por la irreversibilidad y las fluctuaciones.

Foc i fluctuacions . Foto: Alfred Kenneally on Unsplash

Fuego y fluctuaciones . Foto: Alfred Kenneally on Unsplash

Fluctuaciones

La vida y nosotros somos algún tipo de fluctuación, viene a decir Prigogine (1983), una fluctuación que se mantiene como lo hace un remolino, gracias a un flujo de energía que en parte se va disipando pero, al hacerlo, deja tras de sí un rastro de estructura, de orden. Somos sistemas disipativos, como los remolinos, que se auto-organizan lejos del equilibrio, en condiciones inestables, siguiendo procesos que no son lineales y en los que van apareciendo bifurcaciones, y tras ellas roturas de simetría (me explico: hay simetría en los sistemas homogéneos, desordenados, la simetría se rompe cuando se genera orden). Y es justamente en este tipo de sistemas donde se aplica la segunda ley de la termodinámica, la de que la entropía siempre crece en el mundo. El orden y la coherencia los generan sistemas disipativos auto-organizados que existen siempre lejos del equilibrio, porque en el equilibrio termodinámico reina el caos, pero si estos sistemas lejos del equilibrio colapsan reaparece el caos. La irreversibilidad no es universal, es propia de este tipo de sistemas e implica que no se puede predecir el futuro, ya que son sistemas intrínsecamente azarosos.

Remolins al mar. Foto: Sanmeet Singh

Remolinos en el mar. Foto: Sanmeet Singh

La física distingue entre sistemas abiertos (atravesados ​​por flujos de energía y materia que vienen del mundo exterior), sistemas cerrados (que sólo reciben flujos de energía del exterior) y sistemas aislados a cualquier flujo de, o hacia, el exterior. Los sistemas disipativos auto-organizados dependen de intercambios con el mundo externo, no pueden ser aislados. La Tierra es un sistema casi cerrado (recibe mucha energía del exterior pero muy poca materia). La física clásica trabajó gran parte sobre sistemas aislados hasta el desarrollo de la termodinámica. Pero en la vida lo que hay son sistemas abiertos lejos del equilibrio.

La física distingue entre sistemas abiertos, sistemas cerrados y sistemas aislados a cualquier flujo de, o hacia, el exterior. La Tierra es un sistema casi cerrado pero en la vida lo que hay son sistemas abiertos lejos del equilibrio.

En el universo, la materia tiende a auto-organizarse. Las partículas no evolucionan para formar átomos, sino que los forman por combinación de partículas menores: los átomos son configuraciones de materia que emergen como nuevas totalidades, con propiedades que no están contenidas en las partículas que los componen. Las posibilidades son limitadas, por lo que no hay un número infinito de átomos diferentes sino sólo los que figuran en la tabla periódica, el establecimiento de la cual por Mendeleyev hace un siglo y medio es uno de los hitos mayores de la historia de la ciencia. El paso de un elemento a otro tiene lugar por adición o supresión de protones, es decir por cantidades discretas, discontinuas. Los átomos no evolucionan para formar moléculas: estos son agregados o combinaciones de átomos, como las palabras lo son de letras. No hay límite en el número de moléculas que se pueden formar a partir de los ciento y tantos átomos posibles, como no lo hay en el número de palabras que se pueden formar con las pocas letras del alfabeto. Las moléculas se combinan entre ellas en procesos que conocemos como reacciones químicas, en interacción con las condiciones del entorno y a veces con otras moléculas que actúan como facilitadoras (enzimas). Las moléculas son, también ellas, totalidades emergentes, con propiedades que no están contenidas en los átomos que las forman. Algunas moléculas pueden hacer copias de sí mismas, como resultado de la interacción con otras moléculas y con las condiciones del entorno. Es el caso de los RNAs y DNAs. Estas moléculas auto-replicativas tienen un papel especial en la vida.

Imatge del DNA

Imagen del ADN

En todos estos procesos de auto-organización química de la materia en un espacio abierto, hay creación de complejidad, de orden, a nivel local, aunque no se viola el segundo principio de la termodinámica ya que, al mismo tiempo, la entropía (el desorden) en el conjunto del universo aumenta: cada paso de aumento de la complejidad (y, por tanto, de la información) va acompañado de la degradación de energía de alta calidad a energía de menor calidad (p.e., de radiación solar en calor), y esto es la disipación, el aumento del desorden. Se puede mirar al revés: cualquier disipación de energía deja tras de sí un rastro en forma de estructura o, dicho de otro modo, de información, de orden. Hace años, publiqué en la revista Reduccions el siguiente poema en catalán sobre el tema:

Vida
Brota del lejano núcleo de plasma
un amansado corriente
que baña la Tierra
y revuelve agua y aire.
Aquí y allá, al chocar con la esfera,
escribe la vida en letra pequeña.
Sobre polvo y agua,
se entretiene a inventar
pequeños rizos,
ínfimas turbulencias,
accidentales dilaciones
de la energía hecha materia,
de la materia hecha conciencia
y enseguida deshecha,
dejando fugaces huellas
hacia el futuro, memorias quizás
más reales que los seres.

 

Evolución biológica

La interacción de moléculas que se pueden reproducir, como DNA y RNA, con otras moléculas, formando sistemas de reacciones que llamamos hiperciclos, en el interior de un espacio rodeado por una membrana, está en el origen de la formación de sistemas que se pueden reproducir y que tienen un metabolismo. La evolución de estos sistemas, bajo la selección natural, dio lugar a las células. Estas son nuevas totalidades emergentes y también, por supuesto, sistemas disipativos: emplean energía de alta calidad y la degradan. Aprovechan el flujo de energía del entorno para recuperar una pequeña parte como neguentropía (entropía negativa, es decir, información, estructura, orden), mientras el resto se disipa en entropía.

Las células vivas tienen dos vías principales de cambio:

  1. La alteración de las moléculas autocopiadoras por mutaciones, traslaciones, inversiones o recombinaciones (como en la sexualidad) de sus “piezas” o por incorporaciones de fragmentos de moléculas del mismo tipo procedentes de otras células diferentes; y
  2. La incorporación de células menores, microorganismos enteros con funciones útiles para el metabolismo (así se originaron mitocondrias y cloroplastos), y esto se llama endosimbiosis; el resultado de estas fusiones entre células diferentes supone, para la célula más grande y organizada, la adquisición de nuevas e interesantes propiedades que resultan ventajosas desde el punto de vista de la selección natural (si no, no hace falta decir que la cosa no funciona) y también, normalmente, una aceleración de cambios en su DNA para estabilizar la relación.

 

Los cambios por incorporación provocan momentos de intensa aceleración en la evolución que alternan con los largos periodos de estasis

Mientras que las mutaciones suponen cambios pequeños, endógenos, las endosimbiosis son procesos más complicados que suponen alguna ventaja inmediato pero que dan lugar a un proceso, que puede durar generaciones, durante el cual la célula huésped, que es la parte más organizada en la relación, va adquiriendo cada vez más control sobre el endosimbionte y su reproducción, incorporando una parte del material genético de este al propio. El mecanismo esencial de la selección actúa como filtro y Darwin acertó del todo en esto, pero el gradualismo que él proponía debe verse de manera más matizada: los cambios por incorporación, y quizás también los que sobrevienen como resultado de una fluctuación ambiental importante, provocan momentos de intensa aceleración en la evolución (puntuaciones, los llaman Eldredge y Gould) que alternan con los largos periodos de estasis. Procesos como la poliploidía, la hibridación o la endosimbiosis son difíciles de encajar como “graduales” (Terradas, 2014).

Un momento crucial (y aún misterioso) en la evolución biológica es la aparición de la célula eucariota. Hallazgos muy recientes han hecho conocer la existencia de arqueas (organismos de apariencia externa similar a la de las bacterias pero muy diferentes en composición y fisiología) dotados de apéndices que podrían servir para coger y absorber bacterias. Esto está de acuerdo con los indicios moleculares de que los eucariotas están emparentados con las arqueas, en realidad con arqueas antiguas de las que también derivan las actuales (aunque muy mal conocidas pero presentes en todas partes, incluso en nuestro intestino, como revela la metagenómica).

Prometheoarchaeum syntrophicum es un arquea de tipo Asgard que tiene protrusiones largas y a veces ramificadas. Imachi et al (2020) lo proponen como modelo del huésped que dio lugar a la célula eucariota. En condiciones de sintrofia (dependencia obligada de productos de otros micro-organismos), probablemente en tapetes microbianos o sedimentos superficiales,  a) El huesped degrada aminoácidos aprovechándose del H2 (e indirectamente del O2) desprendidos por una deltabacteria sulfato-reductor   b) Interactua con una bacteria organotrófica facultativamente aerobia que puede usar el O2 tóxico (en rojo y rodeado por las protuberancias: este es la futura mitocondria);  c) Las estructuras externas podrian haber interactuado con la bacteria aeróbica y, finalmente, habrían englobado iniciando una endosimbiosi y formando una membrana del nucleoide:   d) Después de la incorporación, huésped y simbionte deberían continuar interactuando como en b;  e) Desarrollo de un transporador de ADP/ATP (AAC) por el endosimbionte;  f) El huésped delega en el simbionte la catabolización y la generación del ATP. Figura d’Imachi et al. 2020, Creative Commons Attribution 4.0 International License , http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Prometheoarchaeum syntrophicum es un arquea de tipo Asgard que tiene protrusiones largas y a veces ramificadas. Imachi et al (2020) lo proponen como modelo del huésped que dio lugar a la célula eucariota. En condiciones de sintrofia (dependencia obligada de productos de otros micro-organismos), probablemente en tapetes microbianos o sedimentos superficiales,
a) El huesped degrada aminoácidos aprovechándose del H2 (e indirectamente del O2) desprendidos por una deltabacteria sulfato-reductor
b) Interactua con una bacteria organotrófica facultativamente aerobia que puede usar el O2 tóxico (en rojo y rodeado por las protuberancias: esta es la futura mitocondria);
c) Las estructuras externas podrian haber interactuado con la bacteria aeróbica y, finalmente, la habrían englobado iniciando una endosimbiosi y formando una membrana del nucleoide:
d) Después de la incorporación, huésped y simbionte deberían continuar interactuando como en b;
e) Desarrollo de un transportador de ADP/ATP (AAC) por el endosimbionte;
f) El huésped delega en el simbionte la catabolización y la generación del ATP. Figura Imachi et al. 2020, Creative Commons Attribution 4.0 International License , http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

Con la célula eucariota emergen muchas posibilidades nuevas, de hecho permiten el desarrollo de la vida vegetal y animal. Una vez más, el cambio importante se produce por incorporación de otro sistema y en esto hay un salto, pero el acoplamiento sólo se perfecciona con una serie de cambios menores en los genomas, probablemente en un tiempo relativamente corto. Es lógico suponer que el cambio que supone la intrusión de un microorganismo en el entorno del genoma del huésped provoque reacciones en este genoma, algunas de las cuales mejorarán la aceptación del intruso y serán seleccionadas.

La explosión de formas de vida animal pluricelular en el Cámbrico es el caso de diversificación rápida de tipos de organizaciones más espectacular de la historia de la vida, como si esta hubiera experimentado todo tipo de posibilidades para conservar después sólo una parte pequeña.

Si la formación de la célula eucariota se dio una sola vez, opinión mayoritaria, el siguiente gran paso en la evolución biológica seguro que se ha producido varias veces. En algunos organismos, en determinadas condiciones ambientales, muchos individuos unicelulares se asocian temporalmente formando un cuerpo único y, cuando las condiciones cambian, las células se separan de nuevo. En otros organismos, la integración se hizo permanente. La combinación de muchas células en un solo organismo permitió un salto de escala considerable. La explosión de formas de vida animal pluricelular en el Cámbrico es el caso de diversificación rápida de tipos de organizaciones más espectacular de la historia de la vida, como si esta hubiera experimentado todo tipo de posibilidades para conservar después sólo una parte pequeña. Los pasos de la célula individual a la asociación temporal de células y, finalmente, al organismo pluricelular, requieren sin duda cambios pequeños en el genoma pero es posible que no totalmente al azar: puede ser que el sistema, a partir de un cierto momento, se dirija hacia un nuevo atractor, determinado por las características previas del organismo y las condiciones de vida. Si la agregación de células tiene alguna ventaja, la selección de cambios genómicos será rápida. Hablemos de los atractores.

 

Atractores

Esta visión de la evolución, un proceso histórico, es constructivista. Los grandes pasos tienen lugar a partir de incorporaciones de paquetes de material genético ya organizado, procedente de endosimbiontes o de cambios más o menos pequeños del genoma, espontáneos o por incorporación, que conducen a este hacia un nuevo atractor al pasar algún umbral, lo que genera un alud de otros cambios. Esto sería la causa de que sea tan difícil encontrar estadios de transición (los famosos eslabones perdidos) en el registro, dificultad que es uno de los grandes clamores de los creacionistas. Eldredge y Gould, como ya he mencionado, emplearon la expresión “evolución puntuada” para indicar que las tasas evolutivas variaban, con momentos de aceleración y largos periodos de estasis. Para los neodarwinistas esto no contradice el gradualismo, ya que nadie había dicho que las tasas debieran ser constantes. Pero lo que es importante es que una explicación constructivista en sistemas complejos implica un mecanismo para explicar las aceleraciones súbitas, un mecanismo comparable a los cambios de fase (por ejemplo, el paso de líquido a gas al llegar el líquido a temperatura de ebullición es un cambio de fase que se produce repentinamente al pasar un umbral de temperatura) y a la existencia de umbrales y atractores. Los atractores resultan de que un cambio en el sistema abre nuevas posibilidades en un entorno ambiental (físico, químico y biológico) determinado: la aparición, por mutación, de una pequeña mancha foto-receptora en un organismo ciego es tan ventajosa que cualquier cambio que aumente la capacidad será seleccionado favorablemente y el atractor es, en este caso, la capacidad de orientarse con la luz y apartarse de obstáculos o peligros. Hasta que no aparece la mancha foto-receptora, el sistema no evolucionará hacia este atractor, pero en el momento que surge por azar un cambio hacia una sensibilidad a la luz se cruza un umbral y el sistema evoluciona deprisa hacia la construcción de órganos cada vez más sofisticados, ya que la selección lo favorece mucho.

En biología, el atractor de las ventajas para la supervivencia funciona un poco como si el sistema se dirigiese a un objetivo, pero no es un acto voluntario sino el resultado de la interacción "oportunista" con el entorno.

Todo esto es muy similar a lo que vemos en la evolución tecnológica. A veces, un pequeño descubrimiento, quizás hecho con una intención muy diferente, abre las puertas a multitud de aplicaciones inesperadas. El argumento teleológico, es decir, que los humanos actuamos con una finalidad, no es enteramente aplicable: los desarrolladores matemáticos de la teoría de fractales nunca pensaron en las aplicaciones de los fractales a la industria cinematográfica, pero el descubrimiento se produjo en un entorno cultural que, de manera oportunista, hizo uso de esta posibilidad. Esto es frecuentísimo. En biología, el atractor de las ventajas para la supervivencia funciona un poco como si el sistema se dirigiese a un objetivo, pero no es un acto voluntario sino el resultado de la interacción “oportunista” con el entorno. La vida hace “bricolaje”, decía François Jacob en La logique du vivant: construye a partir de los materiales que tiene a su alcance y sobre las estructuras que ya existen. Las plumas de las aves aparecieron seguramente porque facilitaban la conservación de la temperatura, pero luego se provecharon para el vuelo. El desarrollo tecnológico puede depender de una intencionalidad, pero casi siempre se producen cambios no previstos, muy a menudo mayores que los que se perseguían.

 

Portada La logique du vivant

Portada La logique du vivant

De las células a los organismos

La formación de grupos sociales también se puede ir complicando par pasos discontinuos con la aparición de nuevas estructuras jerárquicas y la diferenciación de subgrupos especializados en funciones determinadas.

La evolución hacia la sociabilidad es un nuevo nivel de complejidad: individuos pluricelulares cooperan entre ellos formando colonias o sociedades. En principio, pensamos en individuos de la misma especie, pero hay a veces cooperación entre especies: los humanos no hubieran ocupado los hielos del norte sin perros o renos, ni los desiertos sin camellos o dromedarios y hay ejemplos de animales cazadores que se asocian, como delfines y aves marinas, etc. El origen de las sociedades se relaciona seguramente con aspectos reproductivos: los hijos no se separan de los padres sino que forman grupos estables. En animales en que los hijos nacen sin completar su desarrollo, los padres cuidan de ellos, como suele ocurrir en muchos vertebrados. En los insectos sociales, los hijos cuidan de los progenitores, que se limitan a la producción de nuevos individuos. La formación de grupos sociales también se puede ir complicando par pasos discontinuos con la aparición de nuevas estructuras jerárquicas y la diferenciación de subgrupos especializados en funciones determinadas (castas en algunos insectos, oficios o clases en los humanos). El crecimiento demográfico de estas sociedades cooperativas en los humanos va ligado al desarrollo de “realidades imaginarias” compartidas, los mitos que configuran las identidades de las diferentes culturas y sociedades o inventos como el ya explicado del dinero. En los humanos, se pasa de grupos sociales pequeños a sociedades tribales, reinos o repúblicas, imperios, alianzas o asociaciones de naciones, etc., con narrativas religiosas o ideológicas compartidas en las que se basan las instituciones y las regulaciones de derechos y deberes.

Familia de micos. Foto: Bill Wegener

Familia de monos. Foto: Bill Wegener

Emergencia

Los sistemas auto-organizados, tanto si se trata de organismos o ecosistemas, de huracanes o tormentas de fuego, propenden a construir estructuras emergentes de aparición repentina cuando el gradiente de exergía (la energía disponible para hacer trabajo útil, que determina la calidad de la energía) al que se encuentran sometidos sobrepasa ciertos umbrales. Estas estructuras maximizan la degradación de la energía. Quizás pensaba en eso Kusniewicz cuando escribió que:

Así, las vidas y los destinos de los tres hermanos R. en la fase que afecta directamente a los otros hechos equiparados con ellos por su paralelismo en el tiempo y, por tanto, también por su apreciación, podrían, al parecer, inscribirse en los círculos que forma el agua al salir de la bañera cuando destapamos el sumidero. Se producirá, debido a la atracción terrestre, o sea, a la ley de la gravedad, un torbellino que tratará de precipitarse hacia la boca de la alcantarilla, y a ello habría que añadir la presión del aire sobre la superficie del agua. Se formará entonces un torbellino que después se convertirá en un embudo, con la parte más estrecha dirigida hacia el agujero. En la última fase de esta carrera cada vez más rápida, de este vaciamiento de la bañera, sentiremos un leve chasquido, como el último suspiro, y el embudo desaparecerá.

Andrzej Kusniewicz

Andrzej Kusniewicz fue un escritor polaco nacido en Galizia (hoy Ucrania), superviviente de Matthausen, y El rey de las Dos Sicilias es un espléndida recreación, a menudo tan visual que parece la descripción de un filme, del mundo complejo del Imperio austrohúngaro acercándose a su derrumbe con la Primera Guerra Mundial, con una sabia mezcla de los grandes procesos históricos con los pequeños hechos cotidianos aparentemente sin significado. Como Kusniewicz vivió hasta 1993, puede bien ser que hubiera leído sobre termodinámica lejos del equilibrio. Y que sintiera la nostalgia, como Zweig, de aquel mundo que la tormenta iniciada por el atentado de Sarajevo condujo al sumidero de la historia.

 Wikipedia Andrzej Kuśniewicz

Wikipedia Andrzej Kuśniewicz

A más exergía, más alejamiento del equilibrio termodinámico cuando el gradiente de exergía supera un cierto umbral, el sistema se convierte en caótico: la vida tiene lugar, por tanto, entre la región cercana al equilibrio y otro caos cuando el gradiente de exergía es excesivo.

La exergía mide los gradientes entre el sistema y su entorno (es la suma de las energías libres en la situación) y representa la distancia entre el sistema y el entorno en términos de equilibrio termodinámico: a más exergía, más alejamiento del equilibrio termodinámico. Si aumenta la exergía, el sistema reacciona auto-organizándose para degradar la energía tan completamente como las circunstancias lo permitan, a fin de limitar su alejamiento del equilibrio, y se auto-organiza generando estructuras disipativas que tienen un comportamiento coherente, como es el caso de los remolinos y también el de la vida. En un torbellino o en un ser vivo ya no hay conducción molécula a molécula (que es lo que pasa al calentar agua antes del punto de ebullición: cuando el agua hierve, se produce el cambio a convección masiva). Pero cuando el gradiente de exergía supera un cierto umbral, el sistema se convierte en caótico: la vida tiene lugar, por tanto, entre la región cercana al equilibrio (donde reina el caos) y otro caos cuando el gradiente de exergía es excesivo. En este intervalo, el crecimiento, el desarrollo y la evolución son respuestas al imperativo termodinámico de la degradación de la exergía. En ecología, a lo largo de la sucesión, los ecosistemas desarrollan estructuras más complejas y procesos con más diversidad, más reciclaje y más niveles jerárquicos, todo para aumentar la degradación de la exergía solar que les llega. Los ecosistemas más maduros re-radian energía más degradada y, por tanto, tienen una temperatura más fría (se puede detectar con imágenes térmicas de satélite). Naturalmente, así como hay procesos “constructivos” de complejidad, también los hay de sentido contrario, “destructivo: átomos que pierden partículas, moléculas grandes que se rompen en otros menores, bosques que arden, etc., y estos procesos liberan energía de calidad que puede alimentar a su vez procesos constructivos.

Dirigir la evolución

He dicho que la evolución está esencialmente dirigida por fenómenos azarosos, bajo la elección de la selección natural. Esto no excluye que, en muchas especies, los progenitores contribuyan a la selección eliminando parte de la descendencia, sea porque no hay recursos para todos o que algunos hijos tengan pocas posibilidades de sobrevivir debido a defectos físicos, poco peso al nacer, o practicando la castración de individuos considerados inferiores, etc. En este caso, hay cierta dirección eugenésica de la evolución. También hay una dirección en la selección sexual, ya que se elige pareja en función de características que parecen favorables para la reproducción y el cuidado de los hijos. La eugenesia se ha practicado en sociedades humanas pero su aplicación brutal en base a ideologías fanáticas ha conducido a un rechazo moral muy extendido de esta práctica. Sabemos que personas con discapacidades pueden ser muy valiosas y tendemos a establecer como norma moral el respeto a toda vida humana. Pero la eugenesia no ha desaparecido para siempre, porque la manipulación genética puede evitar enfermedades terribles y cada vez lo hará más. Encontrar el camino entre las ventajas humanitarios de la eugenesia (o la eutanasia) y los riesgos de abusos gravísimos es un reto que la evolución de la ética y las normas sociales deberán superar.

Cada especie es una pieza en un puzzle, su "significado" sólo está claro si la vemos inscrita en este puzzle, es decir, entendiendo como cada especie interactúa con las demás y con el entorno y cómo de ello resultan unas propiedades de conjunto nuevas y particulares de cada ecosistema.

La emergencia de sistemas complejos con propiedades distintas a las de sus componentes elementales obliga a estudiar la naturaleza no sólo con una visión reduccionista, de abajo arriba, exitosa en muchos casos, sino también descubriendo las propiedades del sistema de arriba a abajo, porque no se puede entender el funcionamiento del conjunto a partir del conocimiento separado de las partes. Este es un tema muy discutido por los epistemólogos. En evolución y en ecología la aproximación reduccionista lleva una ventaja considerable en volumen de trabajos y en construcción de modelos.

Esquema dels processos de complexificació creixent per evolució constructiva físico-química i cultural i dels llocs on es produeixen. Basat en D.M. Keirsey, Involution: on the structure and process of existence, http://edgeoforder.org/Inv.html

Esquema de los procesos de complejización creciente por evolución constructiva físico-química y cultural y de los lugares donde se producen. Esquema realizado por Jaume Terradas basado en D.M. Keirsey, Involution: on the structure and process of existence, http://edgeoforder.org/Inv.html

Sin embargo, los enormes progresos de la genética de poblaciones no han sido capaces de explicar claramente la macroevolución, como es lógico dado que la genética de poblaciones trabaja dentro del límite de poblaciones de una sola especie. Del mismo modo, por más que se entienda muy bien la dinámica de la población de una especie o dos, será imposible entender el conjunto del ecosistema con sólo una aproximación demográfica. En efecto, en este caso cada especie es una pieza en un puzzle, su “significado” sólo está claro si la vemos inscrita en este puzzle, es decir, entendiendo como cada especie interactúa con las demás y con el entorno y cómo de ello resultan unas propiedades de conjunto nuevas y particulares de cada ecosistema. Un problema similar lo ha abordado en literatura Georges Pérec en su extraordinaria La vida instrucciones de uso, en la que “explica” un edificio parisino habitación por habitación, cada una como una pieza de puzzle que contiene objetos y recuerdos y pensamientos de los habitantes actuales y pasados, y pone muchas novelas dentro de la novela: una especie de jerarquía de narraciones que terminan para reflejar toda una sociedad. En la naturaleza hay estructuras dentro de estructuras dentro de estructuras… Los diferentes niveles se entretejen, un poco al estilo de Pérec, y necesitamos una aproximación plural, como ya defendió McIntosh (1987): cada ecosistema , en cada momento, es diferente.

Georges Perec Foto: Wikipedia

Georges Perec Foto: Wikipedia

Dice A. Kusniewicz, (en la obra antes citada, tras relatar una serie de eventos observados en un momento, un niño que juega a la pelota, una ardilla que trepa, etc.):

Hacemos un viaje con la vista, un viaje superfluo y prácticamente inútil, que no está vinculado con nada concreto, no sirve para nada y no conduce a ningún fin. Está suspendido en un vacío y es absolutamente gratis. Lo podría haber hecho cualquiera y también podría no haber tenido nunca lugar, en esta única y concreta forma y en esta concentración de los acontecimientos aparentemente fútiles. Y aún así, de alguna manera, es importante o quizás incluso necesario, ya que da testimonio de algo: de su particularidad absoluta.

Andrzej Kusniewicz

Irreversibilidad y particularidad, cada uno lo puede ver como una fatalidad o un gozo, o más probablemente ambas cosas, pero así es la vida.

 

Evolución cultural

No se puede dudar de las enormes ventajas que todo esto ha tenido en la expansión de nuestra especie. Tampoco podemos ignorar los costes y hoy tenemos bien claro que la destrucción ambiental y el aumento de densidad de las poblaciones humanas genera un riesgo de disparar procesos pandémicos.

Y ahora retorno al comentario inicial. El enorme desarrollo de la cultura en nuestra especie se basa en la creación de “realidades imaginadas”: compartir unos mismos mitos favoreció la formación de sociedades que sobrepasaban con mucho el ámbito familiar de los pequeños grupos de cazadores-recolectores. Los mitos sobre los orígenes, sobre el destino de los muertos, sobre el pasado, etc. han sustentado “realidades imaginadas” como las de nación, estado, empresa y muchas otras. Estas nuevas “realidades” interactúan con nosotros, con nuestras maneras de hacer, con nuestra relación con el resto del mundo, y añaden complejidad a los sistemas sociales. Esta es una característica de nuestra especie que no aparece en nuestros parientes cercanos. Naturalmente, está muy relacionada con nuestra capacidad de crear lenguajes que nos permiten transmitir a otros las narraciones en buena parte fruto de nuestra imaginación y transformar en cifras valores, cosas y personas. Para bien o para mal. No se puede dudar de las enormes ventajas que todo esto ha tenido en la expansión de nuestra especie. Tampoco podemos ignorar los costes (por ejemplo, las masacres en nombre de una bandera o una divinidad o la destrucción ambiental ligada a nuestra expansión), y hoy tenemos bien claro que la destrucción ambiental y el aumento de densidad de las poblaciones humanas genera un riesgo de disparar procesos pandémicos, especialmente porque es mucho más fácil entrar en contacto con la muy desconocida virosfera, los millones de formas de virus parasitarias de otras especies, casi todas desconocidas, que pueden saltar a la nuestra.

El reto más evidente que tenemos es el de ajustar los mecanismos de creación y dependencia de realidades imaginadas al contexto de las limitaciones planetarias y, por tanto, acabar con le destrucción ambiental y con la intromisión humana en los ecosistemas donde todavía ésta es pequeña. La verdadera prevención sanitaria comienza con el principio Una salud, para humanos, plantas, animales y ecosistemas.

© OIE 2020

© OIE 2020

Referencias

  • Jacob, F. 1970. La logique du vivant. Ed. Gallimard, París. 354 pp.
  • Kusniewicz, A. 1983. El rey de las dos Sicílias. Ed. Anagrama. Barcelona, 250 pp. ISBN 978-84-339-3028-6
  • McIntosh, R.P. 1987. Pluralism in ecology. Ann. Rev. Ecol. Syst. 18: 321-341
  • Pérec, G. 2006. La vida, instrucciones de uso. Ed. Anagrama, Barcelona, 6440 pp. ISBN 978-84-339-2058-4
  • Prigogine, I. 1983. ¿Tan sólo una ilusión? Una exploración del caos al orden. Cuadernos ínfimos. Tusquets, Barcelona.
  • Terradas, J. 1994-95. Vida. Reduccions, 62-63, pp. 29.
  • Terradas, J. 2014. Notícies sobre Evolució: la teoría i els nous coneixements. 215 pp. http://blog.creaf.cat/coneixement/noticies-sobre-evolucio-de-jaume-terradas. ISBN-10: 84-697-1839-8. ISBN-13: 978-84-697-1839-1
  • Watson, R. A. 2006. Compositional Evolution: The Impact of Sex, Symbiosis, and Modularity on the Gradualist Framework of Evolution. Vienna Series in Theoretical Biology. The MIT Press. ISBN: 9780262232432, 344 pp.

 

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Profesor emérito de Ecología de la UAB. Investigador del CREAF en temas de ecología de la vegetación. También ha trabajado en educación ambiental. Miembro del Institut d'Estudis Catalans.
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