La vida, com es fa?

Quan parlem de com es construeix la vida, els biòlegs no trobem la manera d'explicar-ho amb equacions i lleis físiques. Foto: HerrWick CC BY-NC-SA, via Flickr.
Quan parlem de com es construeix la vida, els biòlegs no trobem la manera d'explicar-ho amb equacions i lleis físiques. Foto: HerrWick CC BY-NC-SA, via Flickr.

Torno al tema de l’evolució, que vaig tractar en un apunt anterior recent (Terradas, 2020), ara per comentar aspectes derivats d’algunes noves publicacions. Encara que la primera part de l’article pot resultar una mica complicada en tractar noves visions teòriques, crec que el missatge que se’n desprèn a efectes pràctics queda prou explicat en la part final.

Els biòlegs hem patit sempre una mena de complex d’enveja de la física. La física explica la realitat amb equacions: per exemple, les lleis de Newton descriuen molt bé el funcionament dels cossos en moviment, des de les boles en una taula de billar als astres a escala còsmica, i la relativitat d’Einstein complementa aquesta descripció establint la convertibilitat entre matèria i energia i revisant les idees prèvies sobre el temps i l’espai. La física quàntica descriu, també amb equacions, el sorprenent món de les partícules més petites de la matèria. Els éssers vius son objectes físics, sembla per tant que la biologia hauria de ser reductible a la física, encara que les equacions haguessin de ser complicades, però el fet és que quan parlem de com es construeix la vida els biòlegs no trobem la manera d’explicar-ho amb equacions. Tanmateix, les velles teories vitalistes, que suposaven l’existència d’una força vital, un impuls (per exemple, l’élan vital de Bergson) que distingia els éssers “animats” dels cossos inerts, van quedar desacreditades fa molt temps. No existeix res d’això. Darwin va explicar que la vida havia evolucionat per un procés de còpies amb variació i selecció i va prescindir de forces alienes a la física. En el metabolisme i la reproducció intervenen processos fisicoquímics, però cap força desconeguda per la física. Per tant, ¿seria possible reduir la vida a lleis físiques?

Ernest Rutherford és l'autor de la frase: "En ciència, tot el que no és física és filatèlia." Font de la imatge: welcomimages.org.
Ernest Rutherford és l’autor de la frase: “En ciència, tot el que no és física és filatèlia.” Font de la imatge: welcomimages.org.
Aprendre a aprendre és el mecanisme que ha permès als humans desenvolupar l'ús d'eines.

Molts biòlegs així ho han cregut. I això ha dut a avenços espectaculars, com el reconeixement de la base química de l’herència genètica. Tenia raó Ernest Rutherford quan va dir que “en ciència tot el que no és física és filatèlia? James Watson també ho creia, això. I què passa amb la cultura? L’evolució cultural es una derivació de l’evolució de la vida. Un corb o un mico aprenen a burxar amb un branquilló per treure una larva del seu amagatall i menjar-se-la, i altres corbs o micos, mirant els primers, aprenen la mateixa tècnica. Coses semblants fan molts altres animals, terrestres i marins. I aprendre a aprendre és el mecanisme que ha permès als humans desenvolupar l’ús d’eines. El llenguatge, i després l’escriptura i ara internet, ens han permès accelerar la comunicació. La nostra ment no surt del no res, d’una ànima infosa en els primers pares, sinó que és un resultat de l’evolució de les ments dels nostres ‘parents, des d’abans dels cucs fins als grans simis. Encara molts malden per mantenir “l’esperit” al marge de la matèria física i biològica i, en fer-ho posen al mateix sac els fenòmens físics i biològics, separats de les “creacions de l’esperit humà”. I potser aquest és el motiu de que molts pensin que la biologia es pot explicar només per la física, “mentre que nosaltres, els humans, som “una altra cosa”. El què pretenc és discutir si es poden reduir la biologia, i aquest producte de la biologia que és la cultura, a lleis físiques, expressades en equacions, o bé la biologia i la cultura son irreductibles a la física.

El món de la complexitat: la vida resulta d’interaccions

La nostra resposta a la crisi ambiental requereix una urgent i millor comprensió dels lligams entre la física, la biologia i la cultura. I això vol dir una millor comprensió de l’evolució de la vida i del nostre lloc en ella. Per explicar l’evolució de la matèria ens podríem remuntar a la formació dels àtoms (vegeu Terradas, 2006), però el que ens interessa aquí és que, en algun moment, els processos evolutius van començar a originar estructures noves que tenien efectes sobre les estructures més elementals de les que procedien: apareixia així una causalitat de dalt a baix, alhora que persistia la causalitat inicial de baix a dalt. Es va entrar llavors en el domini de la complexitat, en el que la predicció dels efectes futurs esdevé impossible, ja veurem per què.

Xarxa d'interaccions entre 24 espècies de plantes d'una brolla mediterrània i 169 espècies d'insectes pol·linitzadors. Imagte de Sara Reverté et. al. (2016).
Xarxa d’interaccions entre 24 espècies de plantes d’una brolla mediterrània i 169 espècies d’insectes pol·linitzadors. Imagte de Sara Reverté et. al. (2016).

Amb el descobriment del DNA i el codi genètic es va pensar que la vida consistia sobretot en executar la informació codificada en el DNA i que l’evolució funcionava només per l’aparició de mutacions accidentals que eren sotmeses a selecció pel medi. Però el DNA interactua amb la cromatina que l’envolta i l’expressió dels gens és afectada per causes d’origen fisiològic: el funcionament dels òrgans té efectes sobre les molècules. Això passa a tots els nivells d’organització: els elements de cada nivell interactuen i generen estructures emergents que, al seu torn, tenen efectes sobre els elements, restringint en l’espai i el temps les seves interaccions: l’aparició d’una membrana cel·lular permet que dins es produeixin reaccions (processos), en mantenir properes certes molècules. La membrana no intervé en les reaccions. Actua només com una restricció i no és alterada pels processos que passen a l’interior. L’anatomia dels organismes està formada per estructures dins de les quals tenen lloc processos diferents en condicions restringides. La vida social es fa possible per restriccions, com viure junts en un rusc.

Les restriccions generen ordre, l'ordre genera ordre.

Aturem-nos un moment en les restriccions. Un motor d’explosió és una estructura dins la qual es produeix un procés termodinàmic que canalitza l’alliberament d‘energia (reduint pèrdues) per fer un treball, que és moure l’auto. Per llençar un projectil, fem un canó que canalitza l’alliberament d’energia per impulsar el projectil. Aquestes estructures, motor i canó, són restriccions per aprofitar millor l’energia i generar més treball. L’energia “estalviada” pot servir per fer o activar una altra estructura, que al seu torn serà una restricció. Si l’auto és híbrid, en córrer, es carrega la bateria i així es recupera part de l’energia per poder circular més temps. En l’organització de la vida l’entropia creix, com mana la segona llei de la termodinàmica, però no tant com ho faria si no existissin restriccions imposades per les condicions de contorn, les quals canalitzen (com en el canó o el motor) la realització d’un treball. En acotar la dissipació d’energia, fan possible que en quedi per un treball addicional que pot produir noves estructures, les quals, al seu torn, generen noves restriccions. La vida s’auto-construeix d’aquesta manera: les restriccions generen ordre, l’ordre genera ordre.

Esquema de funcionament d'un cotxe híbrid endollable. Redibuixat: J.Luis Ordóñez, a partir de recargacocheselectricos.com.
Esquema de funcionament d’un cotxe híbrid endollable. Redibuixat: J.Luis Ordóñez, a partir de recargacocheselectricos.com.

Un pas molt important en l’organització de la vida és quan es produeixen tancaments en cicles d’un seguit de reaccions: la darrera reacció produeix una molècula que fa de catalitzadora de la primera reacció. D’això en diem hipercicles. Quan aquests hipercicles queden inclosos en un espai limitat per una membrana (que és una restricció), el confinament fa que les molècules tinguin més possibilitats d’interactuar i de generar nous cicles que generen més ordre. Alguns d’aquests cicles han trobat la manera de reproduir-se, perquè hi ha molècules capaces de fer còpies d’elles mateixes, com el RNA i el DNA. D’aquesta manera, la vida s’auto-construeix i perpetua.

El tancament de restriccions en cicles construeix un tot funcional. Kauffman (2021) parla de cicle del treball restringit. Quan es produeix una estructura nova emergeixen noves possibilitats que no existien abans. Pensem en les que es van obrir amb l’aparició de molècules autoreplicatives, com el DNA, amb la de la reproducció sexual, amb la d’organismes capaços de captar l’energia solar i transformar-la en energia química (fotosíntesi), amb la d’ales que permeten volar… O, en la cultura, pensem en l’aparició d’invents com la roda, el llenguatge, l’escriptura, l’impremta, la màquina de vapor, la fotografia o internet. Cadascun d’aquests canvis repercuteix en moltes altres coses i en poden passar moltes que abans no eren possibles ni, en general, imaginables.

Una nova teoria

Montévil i Mossio (2015) han proposat una nova teoria, anomenada del triple tancament. És massa complexa per donar-ne aquí una idea clara. Tot procés biològic és un procés de treball físic lluny de l’equilibri, que té com inputs per crear els seus productes els estímuls i les restriccions de l’entorn. El què fa la teoria és proposar una caracterització conceptual i formal de l’organització biològica basada en el tancament de restriccions: cada restricció depèn de, i contribueix a, mantenir les altres (vegeu la figura següent). Observem que hi intervenen dos règims causals: 1) els processos, que tenen lloc en condicions termodinàmiques obertes fora de l’equilibri, com ara les reaccions químiques dins de les cèl·lules; i 2) les restriccions, entitats que actuen sobre els processos però canvien molt poc a escales temporals rellevants (un enzim, per exemple, condiciona una reacció química, però ell no canvia; la membrana de la cèl·lula també afavoreix els processos al seu interior sense canviar ella, almenys en un temps molt llarg comparat amb el de les reaccions).

Triple tancament en un sistema obert lluny de l’equilibri, segons Montévil y Mossio (2015), figura treta de Kauffman (2021). Sobre els processos A, D, G actuen un conjunt de restriccions C. Cada procés produeix una nova restricció que actua sobre el següent procés fins que la darrera restricció produïda és la mateixa que actua sobre el primer procés (tancament de restriccions). Les @ representen la interacció procés-restricció. Les restriccions depenen les unes de les altres: Ck, depèn de Ci, la qual al seu torn depèn de CL, que depèn de Ck. Aquest conjunt de restriccions forma un tot, no es pot subdividir en dos conjunts tancats. Els tres processos de la figura es poden considerar també com un cicle de tasques de treball (les tasques que fan els processos). Si el sistema està format per àcids nucleics i proteïnes en un conjunt autocatalític, aquest també forma un cicle, així que hi ha tancament de restriccions, de catalitzadors i de tasques de treball. Per això els autors parlen de triple tancament. Reinterpretat per J.Luis Ordóñez a partir de Kauffman (2021).
Tot i ser dissipatius, els sistemes biològics persisteixen perquè poden mantenir el conjunt com un tot organitzat.

Deixem les complicacions de la teoria i parlem de qüestions en que la teoria pot ser d’interès. Segons Chavalarias (2020), les formes de vida es poden definir com una xarxa de xarxes de processos autocatalítics organitzats en múltiples nivells, des dels hipercicles de reaccions químiques a les societats organitzades. Les estructures creades cada cop condicionaran els passos posteriors. Tot això té precedents. Von Bertalanffy (1952) ja havia dit, fa setanta anys, que els sistemes biològics, travessats per un flux continu de matèria i energia, fan un tancament, en el sentit que funcionen gràcies a una dependència mútua entre un conjunt de constituents que no podrien existir sols: el conjunt es manté perquè hi ha una interacció amb divisió del treball. L’autoorganització resulta d’aquest tancament, que no es dóna en altres sistemes que també són termodinàmicament oberts. Més tard aparegué el concepte d’autopoièsi (Varela et al., 1974; Varela, 1979), mot que vol dir autoconstrucció: tot i ser dissipatius, els sistemes biològics persisteixen perquè poden mantenir el conjunt del sistema com un tot organitzat. Velles idees que tornen.

Teoria general de los sistemas, de Ludwig von Bertalanffy.
Teoria general de los sistemas, de Ludwig von Bertalanffy. Font del retrat: Wiley Online Library.

En sistemes físics i químics, les restriccions no depenen de la dinàmica del sistema: si un bola llisca per un pla inclinat, la inclinació és una restricció per a la bola, però no canvia amb el descens d’aquesta. La dependència mútua entre restriccions és quelcom específic dels sistemes biològics. En ells, les restriccions són relativament estables en relació als processos, però pateixen degradació a escales temporals majors, i la substitució o reparació d’una d’elles depèn en part d’una altra o d’algunes altres. Un enzim (restricció) catalitza una reacció (procés) sense canviar ell mateix, però que, al seu torn, és produït per i dins la cèl·lula. Els ribosomes de les cèl·lules construeixen proteïnes sobre la base del RNA missatger, sense consumir-lo, però ribosomes i RNAm fan de restriccions en la producció de l’enzim que restringeix la reacció: hi ha una cadena de dependència entre restriccions. Quan en un conjunt de restriccions una primera depèn almenys d’una altra d’elles i almenys una altra depèn de la primera, hi ha un tancament del conjunt, com en la figura anterior. El conjunt de restriccions que formen tancament defineix el límit entre sistema i ambient. Hi poden haver altres restriccions que no són d’aquest conjunt sinó que pertanyen a l’ambient extern.

Ens cal una aproximació sistèmica. Això no vol dir que els gens no siguin importants, només que no ho expliquen tot.

Els tancaments són propietats holistes, del conjunt, i no dels processos o restriccions individuals que el formen. Kauffman ha demostrat que, en solucions químiques amb diversitat de pèptids, RNA, o ambdues menes de molècules, emergeixen cicles autocatalítics en els que cap molècula catalitza la seva pròpia formació: aquesta resulta del funcionament del conjunt, el qual es manté (s’alimenta) a partir d’altres molècules de fora. La vida està feta de processos constructius d’aquesta mena, que es propaguen i que s’encadenen a altres similars, que tenen variacions hereditàries i són sotmesos a selecció natural. Abans que aparegui el procés, desconeixem les variables. Al llarg del procés, sistemes seleccionats perquè presenten determinats avantatges poden després tenir altres utilitats. No hi ha una cadena de relacions causa-efecte previsible a priori, degut a la generació d’innovacions que d’immediat interactuen amb el que ja existia. Per tant, potser no es poden reduir els processos dels nivells més complexos emergents a les propietats dels nivells més senzills. Per exemple, no es podria reduir el funcionament dels organismes a la informació codificada en els gens, com pretén el neodarwinisme. Ens cal una aproximació sistèmica. Això no vol dir que els gens no siguin importants, només que no ho expliquen tot en el funcionament d’un esser viu.

Els corbs de Nova Caledònia aprenen per imitació a fer servir branquillons per extreure insectes de la fusta. Foto: Corvus moneduloides, via Flickr.
Els corbs de Nova Caledònia aprenen per imitació a fer servir branquillons per extreure insectes de la fusta. Foto: Corvus moneduloides, via Flickr.

El què hem dit s’aplica també a l’evolució cultural, en la que l’emergència de noves entitats (per exemple, un nou comportament d’una espècie que implica l’ús d’una eina) resulta de la transmissió d’informació no sols per via genètica sinó per aprenentatge, i cada nova entitat interactua amb les preexistents (per exemple, l’eina permet canviar hàbits d’alimentació i potser una nova divisió del treball entre els individus d’un grup).

Interacció en els ecosistemes i en l’economia

La pretesa reducció de la biologia a la física no s’ha produït. Encara no, diuen alguns. D’altres pensen que no sols no s’ha produït sinó que no es podrà produir mai. Un dels autors que més s’han pronunciat en aquest sentit és Stuart Kauffman, des de fa molts anys, però amb especial contundència en el seu darrer llibre (2021 l’edició castellana, 2019 l’original), que posa molt èmfasi en la teoria del triple tancament. Tracta de l’origen de la vida i el desenvolupament evolutiu de la diversitat, amb un interessant paral·lelisme amb l’economia. Una idea central en la seva construcció teòrica, i en la de molts biòlegs crítics amb el reduccionisme neodarwinista, i ben familiar als ecòlegs actuals, és que les espècies no “ocupen” nínxols preexistents en el medi, sinó que els construeixen. Cada espècie que s’incorpora a un ecosistema el modifica, alhora que en la interacció amb altres factors físics o biològics d’aquest ecosistema també ella es veu modificada (altre cop la doble causalitat, de baix a dalt i de dalt a baix). Aquests canvis generen oportunitats per a altres canvis. I el mateix passa en economia, diu Kauffman. Amb cada nou invent o recurs que entra en joc, augmenten les oportunitats de que passin coses noves, que apareguin nous models de negoci o nous oficis. Tant en la natura com en l’economia s’han produït enormes explosions de diversitat al llarg del temps, com a resultat de canvis en cadena. A diferència dels processos de la física, no hi ha possibilitat de predir què emergirà, ja que no coneixem a priori el marc complet de possibilitats. Aquestes les va generant el conjunt del sistema. Això és així des de les protocèl·lules en els orígens de la vida fins a la biosfera amb l’economia globalitzada actual. Els hipercicles metabòlics o els organismes, els mercats o les xarxes socials, responen a qualsevol canvi com a totalitats. En biologia, son els organismes enters, o fins i tot els grups socials, com a totalitats, els subjectes de la selecció. El gen egoista de Dawkins és un camí errat, com Margalef ja pensava fa molts anys.

La selecció sociocultural funciona a tots els nivells d'organització social humana i té amplis efectes en l'operativitat de la selecció darwiniana sobre el individus. Redibuixat a partir de Schutt & Turner 2019.
La selecció sociocultural funciona a tots els nivells d’organització social humana i té amplis efectes en l’operativitat de la selecció darwiniana sobre el individus. Redibuixat a partir de Schutt & Turner (2019).

Impredictibilitat de la vida i la història

Les plomes apareixen com un avantatge per a la termoregulació, però s'acaben usant per volar.

La impossibilitat de predir, ni estadísticament, l’evolució dels sistemes biològics i econòmics es veu molt bé en els casos de preadaptació darwiniana (el que Gould anomena exaptació). Les plomes apareixen com un avantatge per a la termoregulació, però s’acaben usant per volar. Kauffman posa també l’exemple del tornavís. En principi, és una eina complementària del cargol, el qual és una alternativa al clau per fixar un objecte damunt d’un altre. Però amb un tornavís podem fer altres coses ben diferents, com obrir les tapes de pots, trencar gel, rascar-nos l’esquena o assassinar algú. Un nou estri, una nova habilitat, un nou òrgan o un nou enllaç entre grups socials fan aparèixer oportunitats que no hauríem pogut predir de cap manera. I quants més elements (més diversitat) hi hagi presents, més oportunitats hi haurà de generar innovació amb el bricolatge de la vida, segons la brillant metàfora de Jacob. Una nova espècie modifica la xarxa de relacions preexistents i pot ser font d’aliment per depredadors i paràsits, hàbitat per comensals i paràsits, etc. El sistema es reorganitza com un tot. Kauffman ens recorda que ja Kant, abans que Darwin, havia dit que “un ésser organitzat té la propietat de que les parts existeixen per i per a la totalitat”, i d’això en diu “un tot kantià”. Spinoza havia vist la natura com un tot un segle abans i hi ha precedents entre els clàssics (dels grecs a Plató), i en moltes cultures antigues, de la mateixa idea. Goethe, molt influenciat per Spinoza, digué que per entendre la natura calia veure-la viva i activa, “aspirant des del tot a les parts, mai per separat, desmembrant-la”. Gian Battista Vico, i després Schiller i Goethe, veuen la natura com una història que es va fent i que té un futur obert. Schiller ens diu que els altres éssers vius, els nens, els pobles primitius “són el que vam ser, son el que hem de tornar a ser. Hem sigut natura com ells i la nostra cultura ens ha de tornar, pel camí de la raó i la llibertat, a la natura”. És un missatge que avui sembla necessari per frenar el desgavell ambiental.

Stuart Kauffman i la versió en castellà del seu llibre Más allá de las leyes físicas. Coberta: Tusquets Editores. Foto: Teemu Rajala CC BY, via Wikimedia.
Stuart Kauffman i coberta de la versió en castellà del seu llibre Más allá de las leyes físicas. Coberta: Tusquets Editores. Foto: Teemu Rajala CC BY, via Wikimedia.

És cert que l’organicisme i la filosofia de la natura dels seguidors de Goethe i Schiller perderen molt de prestigi per les seves derivacions estranyes a la ciència, però la visió històrica de la natura romangué entre els evolucionistes i es reafirmà amb Darwin. La interacció entre tots i parts fou central en l’ecologia clàssica fins els 1970s i avui es reivindica amb idees com la coevolució, la construcció de nínxol i la teoria de xarxes. Sí, la vida es història i com ella es podria explicar, amb els molts buits dels testimonis perduts potser per sempre i de vegades completats per la imaginació més o menys interessada de l’historiador. Això ho intueix molt bé la poeta Wislawa Szimborska, premi Nobel de literatura 1995, en el seu poema Microcosmos, parlant dels microorganismes que es veuen al microscopi:

El pol·len que duu el vent és al costat seu un meteorit
del cosmos profund,
i la petjada d’un dit un extens laberitn
on es poden reunir
en les seves silents desfilades,
les seves cegues ilíades i els seus upanixads.

Wislawa Szimborska, Microcosmos

La vida s’ha fet com les històries o com una multitud d’epopeies, cadascuna amb els seus herois portadors de càrregues heretades, passant per illes de quietud o mars tempestuosos, fugint de monstres terribles, fent la seva amb enganys, patint esdeveniments afortunats i fatalitats… I els naturalistes miren de refer-ne els relats, com fan els historiadors o com els savis que, a partir de fragments escrits sobre argila en diferents llengües, van reconstruir més o menys el Poema de Gilgameix. I tenen el mateix problema: com diu Rafael Chirbes en els seus “Diarios”, “…la vida siempre es una novela mal resuelta. La escriben otros, los que no la han vivido”.

Els bens i serveis que hi ha en un moment determinat no causen la innovació, però la permeten.

Però tornem a Kauffman, que acaba el seu llibre amb una reflexió sobre l’economia. Els bens i serveis que hi ha en un moment determinat són el context en què emergeix el següent bé o servei. Aquests no causen la innovació, però la permeten, l’habiliten. L’aparició de l’automòbil va fer desaparèixer el cavall com a mitjà de transport, i amb ell tota una sèrie d’activitats com la construcció de cotxes de cavalls, de fuets i d’estables i els ferrers (quan jo era un nen, encara vaig veure ferrar cavalls a Barcelona). En canvi, van aparèixer la pavimentació dels carrers, els motels, els semàfors i guàrdies urbans, els restaurants de menjar ràpid, els suburbis… Cada pas evolutiu permet un pas nou, noves oportunitats. I no es poden predir aquests canvis, perquè no es deriven necessàriament del context previ, el qual només els fa possibles. Kauffman separa el món físic en dos dominis, l’ergòdic, en el què el sistema, dins d’un interval raonable de temps, passa per tots els seus estats possibles (que és el món de la física), i el no ergòdic, en què el sistema no passa per tots els seus estats possibles (aquest és el cas de la vida). Els processos vitals constitueixen emergències radicals inexplicables per la física, i “exploten” en múltiples innovacions a partir de les “possibilitats “ que ella mateixa va creant. Hi ha una constant producció de contextos i d’oportunitats. Van der Merwe (2020), en una revisió del llibre de Kauffman, reconeix que les funcions biològiques no es poden reduir a termes teòrics de física però troba que l’intent de Kauffman té debilitats filosòfiques. Pot ser. Tanmateix, em sento molt més convençut per la idea de l’evolució com una història impossible de predir, degut a la gènesi constant de possibilitats i noves restriccions i al joc de l’atzar, que per qualsevol projecte de reducció a models físics o als “interessos egoistes” dels gens.

Coevolució entre biologia i cultura

Els lligams entre biologia i cultura no desapareixen quan comença l’evolució cultural. De fet, les innovacions en una i altra segueixen interactuant. En l’evolució humana, l’ús d’eines i recipients, les modificacions anatòmiques de la mà amb el creixement del polze i el desenvolupament de l’escorça cerebral, son processos que s’interrelacionen. A més, a mesura que s’empraven més eines creixia la necessitat de comunicació i, així, la selecció va afavorir canvis en la vocalització (amb la formació de la faringe fou possible emetre els sons e, i, u, els australopitecs encara només podien emetre a i o). Però això també requerí canvis en la musculatura de l’aparell de fonació i altres que es relacionen amb la “gramàtica innata” que capacita per formar frases (Serrallonga 2004). Els canvis culturals que provoquem en el medi, a més, donen lloc a processos evolutius en altres espècies: l’exemple més conegut és potser la ràpida adquisició de resistència als antibiòtics pels bacteris, però és important constatar que organismes tan longeus com l’elefant també mostren modificacions evolutives força ràpides degut a que la selecció natural afavoreix els individus sense ullals sota la molt forta pressió selectiva de la caça. Moltes males herbes han evolucionat de manera que les seves llavors s’assemblin a les de les plantes conreades. Els exemples són moltíssims, i en aquest apartat caldria afegir els canvis provocats per la domesticació, degut a un procés selectiu de base cultural, i tots els canvis que es poden derivar de l’enginyeria genètica.

Portada del discurs d'ingrès de Jaume Terrades a l'Institut d'Estudis Catalans (2005). Mostra l'evolució de la vida i la cultura representada per la tecnologia industrial. Il·lustració i disseny: Maria Casassas.
Portada del discurs d’ingrès de Jaume Terradas a l’Institut d’Estudis Catalans (2005). Mostra l’evolució de la vida i la cultura representada per la tecnologia industrial. Il·lustració i disseny: Maria Casassas.

Atractors

Dèiem que, en l’evolució, no coneixem l’univers de les possibilitats totals, i per tant no podem fer prediccions estadístiques. Ara bé, en els sistemes complexos existeixen atractors. Si considerem els diferents grups d’organismes, el canvi a la pluricel·lularitat és un salt macroevolutiu que s’ha donat en molts grups i molts cops. Es pot considerar que la pluricel·lularitat funciona com un atractor i que, entre les trajectòries evolutives dels diferents grups filogenètics, hi ha força probabilitats que alguna caigui en ell en passar un determinat llindar. Un raonament semblant es pot aplicar a la sociabilitat, al desenvolupament de les capacitats mentals i a l’aparició de la transmissió cultural d’informació. Tot això són atractors del sistema complex. Si haguéssim  d’apostar sobre la biologia en altres planetes de condicions físiques semblants a les nostres, podríem estar força convençuts que alguns organismes serien autòtrofs, d’altres depredadors, d’altres descomponedors, comensals, paràsits… No podríem endevinar quins tipus concrets d’organismes existirien, ni quins mecanismes fisiològics o quines anatomies tindrien,  però, amb temps suficient d’evolució, podríem esperar que hi hauria éssers pluricel·lulars, socials, amb cervells desenvolupats i aprenentatge cultural. Fora realment una sorpresa gran que no passés així. I això és tot el que ens podem aventurar a predir. Sense oblidar que la complexitat funciona a la vora del caos i que el que costa molt de construir es pot esfondrar molt ràpid (un bosc es crema amb una burilla, un error d’uns governants pot desencadenar una guerra i desfer tota una civilització). El progrés constant és un mite.

Un superorganisme Humanitat

En el cas dels homínids, l’evolució de la marxa sobre dues cames, les mans multifuncionals, les capacitats mentals d’anticipació, la vida social, el llenguatge, són emergències que es reforcen entre sí i acaben per permetre una enorme evolució cultural. La nostra capacitat per interpretar les causes és limitada, ha evolucionat en un abast local i només som bons per optimitzar a curt termini. Això complica el nostre funcionament a escala global quan hi ha, com passa ara, una propagació molt ràpida entre grups socials molt allunyats. Chavalarias (2020) suggereix que estem prop d’una transició semblant a la que es dóna tant en organismes unicel·lulars com multicel·lulars, en condicions de reducció de recursos (estaríem prop del llindar d’aquest atractor): la humanitat podria esdevenir un únic “organisme” amb tots els integrants interdependents (per exemple, ara, a rel de la pandèmia, es diu molt que no hi ha salut per ningú si no n´hi ha per tots, ja que les variants del virus circulen en qüestió d’hores per tot el món). Aquesta transició convertiria la resta d’organismes en complements funcionals, més o menys com ara ho és per cada individu humà la seva flora intestinal. El plantejament pot semblar exagerat, tanmateix ens hem acostumat a parlar dels serveis ecosistèmics a la societat, o sigui que, d’alguna manera, ja veiem la resta d’espècies com a complements (o molèsties) per a les societats humanes.

Cada individu humà és un "superorganisme" que viu gràcies a l'acció de cada bacteri que acull en la seva flora intestinal. Model tridimensional acolorit per Chad Marrington del Pacific Northwest National Laboratory, CC BY-NC-SA via Flickr.
Cada individu humà és un “superorganisme” que viu gràcies a l’acció de cada bacteri que acull en la seva flora intestinal. Model tridimensional acolorit per Chad Marrington del Pacific Northwest National Laboratory, CC BY-NC-SA via Flickr.
Els humans actuem amb raonaments locals, però generem efectes globals que ens amenacen seriosament.

Els humans actuem amb raonaments locals, però generem efectes globals que ens amenacen seriosament. Segons la teoria del triple tancament, caldria que passéssim de fixar-nos en els canvis d’estat a fixar-nos en els canvis de processos, i de les causes locals a l’estudi dels sistemes complexos: solem observar entitats a escales d’espai i temps particulars, però el món és fet de processos dinàmics interdependents i automantinguts. En el pas cap a l’”organisme” humanitat, l’evolució cultural pot morir, diu Chavalarias, i deixar lloc a un procés d’aprenentatge adaptatiu col·lectiu o al col·lapse. S’obren, segons ell, tres escenaris: 1) Els processos de decisió i aprenentatge es concentren en mans d’una elit poderosa assistida per tecnologies big data, control per molts sensors i intel·ligència artificial (IA). Seria el camí emprès per la Xina, però no hi ha garanties que el sistema de presa de decisions ajudat per IA millori el dels humans, i les lluites pel poder (en ser el sistema tan jeràrquic) poden produir inestabilitats i un alt risc de col·lapse. 2) Les decisions col·lectives s’encomanen a la IA amb ús de big data i es podrà millorar la situació ambiental emprant correlacions que permetran l’avenç del coneixement, sense que calguin models coherents, teories unificades ni cap mena d’explicació mecanicista (Anderson, 2018). Però aquesta darrera afirmació, segons Chavalarias, és falsa i ens pot enganyar sobre la manera d’abordar els reptes del futur i acostumar-nos a comportaments poc desitjables. Igual que en el primer escenari, ens allunyaríem de l’esquema d’organització en sistemes complexos i aniríem cap a un model centralitzat, amb un “Jo” controlant el “cos” de la Humanitat. 3) Es desenvolupa un model en què es preserven els principis d’autoorganització, amb processos de decisió descentralitzats que substitueixen les capacitats cognitives individuals per un coneixement social. Exemples d’aquesta mena de coneixement n’hi ha en els insectes socials (construcció de nius, rastres químics, etc.) i, en els humans, ens en donen l’escriptura i la impremta, internet, les xarxes socials, les avaluacions de llocs comercials, les criptomonedes, etc. L’avantatge en els humans és que es tracta d’una intel·ligència social que no depèn de la genètica sinó de les característiques dels individus i de les seves interaccions. El problema és que els models d’organització d’aquest tipus a nivell de tota la humanitat encara estan per desenvolupar. El sistema autoritari de l’escenari 1 tendeix a trencar els lligams que configuren l’escenari 3, que considera perillosos. L’escenari 2 pot fer els comportaments socials alhora menys predictibles i més manipulables i degradar els processos de cognició social. Cal recordar que els processos de cognició social estan molt lligats a la cognició individual. Que puguem o no tendir a l’escenari 3, amb capacitat d’adaptació i aprenentatge de la humanitat, dependrà dels esforços invertits ara en l’educació dels ciutadans del món, diu Chavalarias.

Els processos físics i químics han generat quelcom nou, la vida, i aquesta ha generat també quelcom nou, la cultura.

Tinc seriosos dubtes sobre tota la idea de Chavalarias, i en especial sobre l’escenari 3, que és l’únic que té alguna gràcia. El recurs a l’educació és un tòpic (n’he parlat en altres apunts d’aquest blog i convé recordar la frase d’Henry Adams: l’educació era un afer de vida o mort, però tota l’educació del món no hauria evitat res. Si funcionés, caldria més temps del que tenim, però com es fa per educar tota la humanitat a funcionar en bé del conjunt? El gran naturalista E.O. Wilson, que ha mort aquest Nadal, em va respondre un cop, a la pregunta de si algun dia veuríem la humanitat treballar solidàriament per alguna causa, que “potser, si ens ataquessin els marcians”. Fins ara, els països més educats no han superat els àmbits relativament estrets de les percepcions i emocions dels humans en relació al que els envolta. A més de l’educació, caldria crear noves estructures emergents que consolidessin models de govern solidaris i un funcionament econòmic integrador, que reduís les desigualtats. Això implicaria un esforç col·lectiu per fer aparèixer noves restriccions que limitessin el consum de recursos i l’acumulació desigual de la riquesa. Sobre l’autolimitació com una manera de trencar amb el pensament malthusià, basat en l’existència de desitjos insaciables i límits físics, vegeu Callis (2021) i un apunt meu anterior  (Terradas, 2021). En tot cas, el que en aquest article vull destacar és que els processos físics i químics han generat quelcom nou, la vida, i aquesta ha generat també quelcom nou, la cultura, i que hem de treballar per tal que la cultura (amb la tecnologia) aprengui a no destruir les bases de suport de la vida i de la pròpia cultura en l’únic planeta que per ara coneixem, isolat en la immensitat de l’espai, en què aquests processos estan funcionant.

Cal treballar per tal que la cultura aprengui a no destruir les bases de suport de la vida. Mineria a cel obert. Foto: Pixabay.

Evolució composicional

La faula del corb i la guineu de La Fontaine sintetitza prou bé el que és la manipulació intel·lectual del comportament en els humans.

La teoria del triple tancament i el llibre de Kauffman, al meu parer, no destaquen prou un aspecte molt important de l’evolució que fa encara més evident la seva imprevisibilitat. L’evolució composicional fou referida per Watson (2006). Sobre aquests temes, recomano vivament el llibre de A. Moya (2014). Aquesta es dóna ja en els àtoms i les molècules, i jo diria que l’evolució bioquímica prèvia a la vida era tan imprevisible com la de la vida. En tot cas, molts canvis evolutius tenen lloc per incorporació: un sistema viu, obert als fluxos de matèria i energia però amb tancament de processos i constriccions, pot, tanmateix, incorporar parts d’altres sistemes o sistemes més petits sencers (hi ha espècies que s’hibriden, el DNA de qualsevol organisme és ple de fragments de DNA d’origen víric o altre, els mitocondris i cloroplasts s’originaren per simbiosi de cèl·lules més grans amb certs microorganismes, la pròpia cèl·lula eucariota és el resultat, molt probablement, d’un procés de fusió entre un arqueu i un bacteri… la vida és promíscua (Terradas i Peñuelas, 2009). Nosaltres manipulem l’evolució d’altres organismes mitjançant la domesticació o l’enginyeria genètica, però no som els únics: està provat que hi ha paràsits que manipulen el comportament dels seus hostes, nosaltres inclosos. El protozou Toxoplasma gondii fa que les rates perdin la por als gats (que són els hostes principals del paràsit) i, en lloc de fugir-ne, se’ls acostin; aquest protozou produeix semblants efectes de reduir la por i l’ansietat en els humans i s’ha vist que els infectats tenen més del doble de probabilitats de morir en un accident de tràfic, ja que es comporten de manera més temerària; els cucs nematomorfs fan que els grills infectats per ells es suïcidin tirant-se a l’aigua, on el cuc acaba el seu desenvolupament; el virus de la ràbia torna els gossos més agressius per tal que mosseguin i transmetin la infecció; els de la grip i la COVID provoquen esternuts i mocs que transmeten el virus; els caçadors en grup, com els llops o els dofins, han après evolutivament a guiar els ramats de preses allà on més els convé per atacar-les. La manipulació cultural del comportament no cal dir que és el pa nostre de cada dia. La faula del corb i la guineu de La Fontaine sintetitza prou bé el que és la manipulació intel·lectual del comportament en els humans: la guineu s’aprofita de la vanitat del corb. L’univers de les interaccions entre espècies és ple de meravelles: penseu en el conreu de fongs per insectes, l’aprofitament de closques pels crancs ermitans, els mimetismes, els mutualismes, els comensalismes, les simbiosis… La interacció és clau en la vida, des de l’organització fisiològica dels organismes a la de les espècies socials.

La biologia no es pot reduir a la física. El que no vol dir que no pugui aprendre molt de la física.

En els ecosistemes hi ha constantment incorporacions i fragmentacions, igual que passa en les societats o en les llengües. La vida és contingent, és una història. La “trobada” entre europeus i americans (o europeus i illencs del Pacífic) a partir del final del segle XV va comportar no sols enormes canvis socials i culturals, catastròfics pels sistemes socials indígenes, sinó també biològics, amb transferències massives d’espècies entre continents, entre ells paràsits i també plantes i animals que ens serveixen com aliments, o que han modificat els ecosistemes com a organismes invasors o que són vectors de plagues, alteració d’ecosistemes, etc., i això segueix encara amb més intensitat. L’evolució pot avançar en complexitat o, de vegades, tendir a la simplificació. I és oportunista, combina i separa, pateix accidents que generen extincions i torna a complicar-se a partir del què queda. El marc de possibilitats ens és desconegut i el futur de la vida no està escrit ni en els gens ni en les lleis físiques, fora potser de la remota mort termodinàmica de l’Univers. Com que Kauffman és un físic, no es estrany que passi una mica per alt evidències com les que ara he esmentat, però diria que té raó, la biologia no es pot reduir a la física. El que no vol dir que no pugui aprendre molt de la física.

Referències

Anderson C. 2018. The end of theory: the data deluge makes the scientific method obsolete. Wired 16, 07

Callis, G. 2021. Límits. Arcadia, Barcelona, 208 pp.

Chavalarias, D. 2020. From inert matter to the global society life as multi-level networks of processes. https://doi.org/10.1098/rstb.2019.0329

Kauffman, S. 2020. Answering Schrödinger’s “What Is Life? Articles, Abstracts, and Reports. 4162. https://digitalcommons.psjhealth.org/publications/4162

Kauffman, S. 2021. Más allá de las leyes físicas. Tusquets Editores. Barcelona, 204 pp.

Montévil, M., M. Mossi. 2015. Biological organisation as closure of constraints. Journal of Theoretical Biology, Elsevier, 2015, 372, pp.179-91.

Moya, A. 2014. El cálculo de la vida. Publicacions de la Universitat de València, Colección Prismas nº 12, 174 pp. Valencia.

Piaget, J. (1967). Biologie et connaissance; essai sur les relations entre les regulations organiques et les processus cognitifs

Rosen, R. (1991). Life itself: a comprehensive inquiry into the nature, origin, and fabrication of life. Columbia U. P.

Serrallonga, J. (2004). Evolució biològica versus evolució cultural: Ecologia i comportament dels primers homínids. En Fundació Alsina i Bofill (Ed.), Dissetè Congrés de Metges i Biòlegs de Llengua Catalana (pp. 207–233). Barcelona: Fundació Alsina i Bofill. Consultat en https://taller.iec.cat/ cmibllc/fons/17/17.01.022.pdf

Schutt, R.K., Turner, J.H. (2019) Biology and American Sociology, Part I: The Rise of Evolutionary Thinking, its Rejection, and Potential Resurrection. Am Soc 50, 356-377.

Terradas, J. 2019. La crisi planetària de l’Antropocè: evolució cultural i canvi ambiental. Mètode, 100: 83-89

Terradas, J. 2020. Evolució i ecologia en una perspectiva constructivista.  

Terradas, J. 2021. Principis evolutius per organitzar-nos i millorar la nostra adaptabilitat al canvi.

Terradas, J., J. Peñuelas. 2009. Evolution, much more than genetics: the need for a holistic view. The Open Evolution Journal 3: 38-45.

Varela, F., Maturana, H., and Uribe, R. (1974). Autopoiesis: The organization of living systems, its characterization and a model. Biosystems, 5(4):187 – 196.

Waddington, C. H. (1968). The basic ideas of biology. In Waddington, C. H., editor, Towards a theoretical biology: Prolegomena, pages 1–41. New York: Atheneum.

Watson, R. A. 2006. Compositional Evolution: The Impact of Sex, Sym­biosis and Modularity on the Gradualistic Framework of Evolution, Cambridge (Massachusetts), MIT Press.

Comparteix l'article!

Articles relacionats

Hem canviat la versió del Wordpress. Per llegir entrades anteriors al 2020 en els diferents idiomes (català, castellà o anglès), ves a la portada del blog, escull l'idioma amb el selector del menú superior i cerca l’entrada a la barra de la lupa.

Dona’t d’alta al Newsletter per rebre totes les novetats del CREAF al teu e-mail.

Ajuda'ns a moure

l'ecologia