La vida, ¿cómo se hace?

Cuando hablamos de cómo se construye la vida, los biólogos no encontramos la manera de explicarlo mediante ecuaciones y leyes físicas. Foto: HerrWick (CC BY-NC-SA), vía Flickr.
Cuando hablamos de cómo se construye la vida, los biólogos no encontramos la manera de explicarlo mediante ecuaciones y leyes físicas. Foto: HerrWick (CC BY-NC-SA), vía Flickr.

Vuelvo al tema de la evolución, que traté en un reciente apunte anterior (Terradas, 2020), ahora para comentar aspectos derivados de algunas nuevas publicaciones. Aunque la primera parte del artículo puede resultar algo complicada al tratar nuevas visiones teóricas, creo que el mensaje que se desprende a efectos prácticos queda bastante explicado en la parte final.

Los biólogos siempre hemos sufrido una especie de complejo de envidia de la física. La física explica la realidad con ecuaciones: por ejemplo, las leyes de Newton describen muy bien el funcionamiento de los cuerpos en movimiento, desde las bolas en una mesa de billar a los astros a escala cósmica, y la relatividad de Einstein complementa esta descripción estableciendo la convertibilidad entre materia y energía y revisando las ideas previas sobre el tiempo y el espacio. La física cuántica describe, también con ecuaciones, el asombroso mundo de las partículas más pequeñas de la materia. Los seres vivos son objetos físicos, parece por tanto que la biología debería ser reducible a la física, aunque las ecuaciones tuvieran que ser complicadas, pero el hecho es que cuando hablamos de cómo se construye la vida los biólogos no encontramos la forma de explicarlo con ecuaciones. Sin embargo, las viejas teorías vitalistas, que suponían la existencia de una fuerza vital, un impulso (por ejemplo, el élan vital de Bergson) que distinguía a los seres “animados” de los cuerpos inertes, quedaron desacreditadas hace mucho tiempo. No existe nada de eso. Darwin explicó que la vida había evolucionado por un proceso de copias con variación y selección y prescindió de fuerzas ajenas a la física. En el metabolismo y la reproducción intervienen procesos físico-químicos, pero ninguna fuerza desconocida por la física. Por tanto, ¿sería posible reducir la vida a leyes físicas?

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 es el autor de la frase: «En ciencia, todo lo que no es física es filatelia.» Fuente de la imagen: welcomimages.org.
Aprender a aprender es el mecanismo que ha permitido a los humanos desarrollar el uso de herramientas.

Muchos biólogos así lo han creído. Y eso ha permitido a avances espectaculares, como el reconocimiento de la base química de la herencia genética. ¿Tenía razón Ernest Rutherford cuando dijo que “en ciencia todo lo que no es física es filatelia? James Watson también lo creía. ¿Y qué ocurre con la cultura? La evolución cultural es una derivación de la evolución de la vida. Un cuervo o un mono aprenden a hurgar con una ramilla para sacar una larva de su escondite y comérsela, y otros cuervos o monos, mirando a los primeros, aprenden la misma técnica. Cosas similares hacen muchos otros animales, terrestres y marinos. Y aprender a aprender es el mecanismo que ha permitido a los humanos desarrollar el uso de herramientas. El lenguaje, y después la escritura y ahora internet, nos han permitido acelerar la comunicación. Nuestra mente no sale de la nada, de un alma infundida en los primeros padres, sino que es un resultado de la evolución de las mentes de nuestros parientes, desde antes de los gusanos hasta los grandes simios. Todavía muchos se afanan por mantener “el espíritu” al margen de la materia física y biológica y, al hacerlo, ponen en el mismo saco los fenómenos físicos y biológicos, separados de las “creaciones del espíritu humano”. Y quizás este es el motivo de que muchos piensen que la biología se puede explicar sólo por la física, “mientras que nosotros, los humanos, somos “otra cosa”. Lo que pretendo es discutir si se puede reducir la biología, y este producto de la biología que es la cultura, a leyes físicas, expresadas en ecuaciones, o bien la biología y la cultura son irreducibles a la física.

El mundo de la complejidad: la vida resulta de interacciones

Nuestra respuesta a la crisis ambiental requiere una urgente y mejor comprensión de los vínculos entre la física, la biología y la cultura. Y esto significa una mejor comprensión de la evolución de la vida y de nuestro sitio en ella. Para explicar la evolución de la materia podríamos remontarnos a la formación de los átomos (véase Terradas, 2006), pero lo que nos interesa aquí es que, en algún momento, los procesos evolutivos empezaron a originar estructuras nuevas que tenían efectos sobre las estructuras más elementales de las que procedían: aparecía así una causalidad de arriba abajo, al tiempo que persistía la causalidad inicial de abajo arriba. Se entró entonces en el dominio de la complejidad, en el que la predicción de los efectos futuros resulta imposible, ya veremos por qué.

Red de interacciones entre 24 especies de plantas de un matorral mediterráneo y 169 especies de insectos polinizadores. Imagen de Sara Reverté et. al. (2016).

Con el descubrimiento del ADN y el código genético se pensó que la vida consistía sobre todo en ejecutar la información codificada en el ADN y que la evolución funcionaba sólo por la aparición de mutaciones accidentales que eran sometidas a selección por el medio. Pero el DNA interactúa con la cromatina que le rodea y la expresión de los genes es afectada por causas de origen fisiológico: el funcionamiento de los órganos tiene efectos sobre las moléculas. Esto ocurre en todos los niveles de organización: los elementos de cada nivel interactúan y generan estructuras emergentes que, a su vez, tienen efectos sobre los elementos, restringiendo en el espacio y el tiempo sus interacciones: la aparición de una membrana celular ayuda a que dentro se produzcan reacciones (procesos), al mantener cercanas ciertas moléculas. La membrana no interviene en las reacciones. Actúa sólo como una restricción y no es alterada por los procesos que ocurren en su interior. La anatomía de los organismos está formada por estructuras dentro de las cuales tienen lugar procesos distintos en condiciones restringidas. La vida social se hace posible por restricciones, como vivir juntos en una colmena.

Las restricciones generan orden, el orden genera orden.

Detengámonos un momento en las restricciones. Un motor de explosión es una estructura en la que se produce un proceso termodinámico que canaliza la liberación de energía (reduciendo pérdidas) para realizar un trabajo, que es mover el auto. Para lanzar un proyectil, hacemos un cañón que canaliza la liberación de energía para impulsar el proyectil. Estas estructuras, motor y cañón, son restricciones para aprovechar mejor la energía y generar más trabajo. La energía “ahorrada” puede servir para realizar o activar otra estructura, que a su vez será una restricción. Si el auto es híbrido, al correr se carga la batería y así se recupera parte de la energía para poder circular más tiempo. En la organización de la vida la entropía crece, como manda la segunda ley de la termodinámica, pero no tanto como lo haría si no existieran restricciones impuestas por las condiciones de contorno, que canalizan (como en el cañón o el motor) la realización de un trabajo. Al acotar la disipación de energía, hacen posible que quede algo para un trabajo adicional que puede producir nuevas estructuras, las cuales, a su vez, generan nuevas restricciones. La vida se autoconstruye de esta forma: las restricciones generan orden, el orden genera orden.

Esquema de funcionamiento de un coche híbrido enchufable. Redibujado: J.Luis Ordóñez, a partir de recargacocheselectricos.com.

Un paso muy importante en la organización de la vida es cuando se producen cierres en ciclos de una serie de reacciones: la última reacción produce una molécula que hace de catalizadora de la primera reacción. A esto le llamamos hiperciclos. Cuando estos hiperciclos quedan incluidos en un espacio limitado por una membrana (que es una restricción), el confinamiento hace que las moléculas tengan más posibilidades de interactuar y generar nuevos ciclos que generan más orden. Algunos de estos ciclos han encontrado la manera de reproducirse, porque hay moléculas capaces de realizar copias de sí mismas, como el RNA y el DNA. De esta forma, la vida se autoconstruye y se perpetúa.

El cierre de restricciones en ciclos construye un todo funcional. Kauffman (2021) habla de ciclo del trabajo restringido. Cuando se produce una nueva estructura emergen nuevas posibilidades que no existían antes. Pensemos en las que se abrieron con la aparición de moléculas autorreplicativas, como el DNA, con la de la reproducción sexual, con la de organismos capaces de captar la energía solar y transformarla en energía química (fotosíntesis), con la de alas que permiten volar… O, en la cultura, pensemos en la aparición de inventos como la rueda, el lenguaje, la escritura, la imprenta, la máquina de vapor, la fotografía o internet. Cada uno de estos cambios repercute en otras muchas cosas y pueden pasar muchas que antes no eran posibles ni, en general, imaginables.

Una nueva teoría

Montévil y Mossio (2015) han propuesto una nueva teoría, llamada del triple cierre. Es demasiado compleja para dar  aquí una idea clara de ella. Todo proceso biológico es un proceso de trabajo físico lejos del equilibrio, que tiene como inputs para crear sus productos los estímulos y restricciones del entorno. Lo que hace la teoría es proponer una caracterización conceptual y formal de la organización biológica basada en el cierre de restricciones: cada restricción depende de, y contribuye a, mantener las demás (véase la siguiente figura). Observamos que intervienen dos regímenes causales: 1) los procesos, que tienen lugar en condiciones termodinámicas abiertas fuera del equilibrio, tales como las reacciones químicas dentro de las células; y 2) las restricciones, entidades que actúan sobre los procesos pero cambian muy poco a escalas temporales relevantes (un enzima, por ejemplo, condiciona una reacción química, pero él no cambia; la membrana de la célula también favorece los procesos en su interior sin cambiar ella, al menos en un tiempo muy largo comparado con el de las reacciones).


Triple cierre en un sistema abierto lejos del equilibrio, según Montévil y Mossio (2015), figura sacada de Kauffman (2021). Sobre los procesos A, D, G actúan un conjunto de restricciones C. Cada proceso produce una nueva restricción que actúa sobre el siguiente proceso hasta que la última restricción producida es la misma que actúa sobre el primer proceso (cierre de restricciones). Las @ representan la interacción proceso-restricción. Las restricciones dependen unas de otras: Ck, depende de Ci, la cual a su vez depende de CL, que depende de Ck. Este conjunto de restricciones forma un todo, no puede subdividirse en dos conjuntos cerrados. Los tres procesos de la figura se pueden considerar también como un ciclo de tareas de trabajo (las tareas que realizan los procesos). Si el sistema está formado por ácidos nucleicos y proteínas en un conjunto autocatalítico, éste también forma un ciclo, así que hay cierre de restricciones, catalizadores y tareas de trabajo. Por eso los autores hablan de triple cierre. Reinterpretado por J.Luis Ordóñez a partir de Kauffman (2021).
Pese a ser disipativos, los sistemas biológicos persisten porque pueden mantener el conjunto como un todo organizado.

Dejemos las complicaciones de la teoría y hablemos de cuestiones en las que la teoría puede ser de interés. Según Chavalarias (2020), las formas de vida pueden definirse como una red de redes de procesos autocatalíticos organizados en múltiples niveles, desde los hiperciclos de reacciones químicas a las sociedades organizadas. Las estructuras creadas cada vez condicionarán los pasos posteriores. Todo esto tiene precedentes. Von Bertalanffy (1952) ya había dicho, hace setenta años, que los sistemas biológicos, atravesados ​​por un flujo continuo de materia y energía, realizan un cierre, en el sentido de que funcionan gracias a una dependencia mutua entre un conjunto de constituyentes que no podrían existir solos: el conjunto se mantiene porque existe una interacción con división del trabajo. La autoorganización resulta de este cierre, que no se da en otros sistemas que también son termodinámicamente abiertos. Más tarde apareció el concepto de autopoyesis (Varela et al., 1974; Varela, 1979), palabra que significa autoconstrucción: a pesar de ser disipativos, los sistemas biológicos persisten porque pueden mantener el conjunto del sistema como un todo organizado. Viejas ideas que vuelven.

Teoria general de los sistemas, de Ludwig von Bertalanffy.
Teoria general de los sistemas, de Ludwig von Bertalanffy. Fuente del retrato: Wiley Online Library.

En sistemas físicos y químicos, las restricciones no dependen de la dinámica del sistema: si una bola se desliza por un plano inclinado, la inclinación es una restricción para la bola, pero no cambia con el descenso de esta. La dependencia mutua entre restricciones es algo específico de los sistemas biológicos. En ellos, las restricciones son relativamente estables en relación con los procesos, pero sufren degradación a escalas temporales mayores, y la sustitución o reparación de una de ellas depende en parte de otra u otras. Un enzima (restricción) cataliza una reacción (proceso) sin cambiar él mismo, pero, a su vez, es producido por y dentro de la célula. Los ribosomas de las células construyen proteínas sobre la base del RNA mensajero, sin consumirlo, pero ribosomas y RNAm hacen de restricciones en la producción del enzima que restringe la reacción: existe una cadena de dependencia entre restricciones. Cuando en un conjunto de restricciones una primera depende al menos de otra de ellas y al menos otra depende de la primera, existe un cierre del conjunto, como en la figura anterior. El conjunto de restricciones que forman cierre define el límite entre sistema y ambiente. Puede haber otras restricciones que no sean de este conjunto, sino que pertenezcan al ambiente externo.

Necesitamos una aproximación sistémica. Esto no significa que los genes no sean importantes, sólo que no lo explican todo.

Los cierres son propiedades holistas, del conjunto, y no de los procesos o restricciones individuales que lo forman. Kauffman ha demostrado que, en soluciones químicas con diversidad de péptidos, RNA, o ambos tipos de moléculas, emergen ciclos autocatalíticos en los que ninguna molécula cataliza su propia formación: ésta resulta del funcionamiento del conjunto, el cual se mantiene (se alimenta) a partir de otras moléculas de fuera. La vida está hecha de procesos constructivos de este tipo, que se propagan y se encadenan a otros similares, que tienen variaciones hereditarias y son sometidos a selección natural. Antes de que aparezca el proceso, desconocemos las variables. A lo largo del proceso, sistemas seleccionados porque presentan determinadas ventajas pueden después tener otras utilidades. No existe una cadena de relaciones causa-efecto previsible a priori, debido a la generación de innovaciones que de inmediato interactúan con lo que ya existía. Por tanto, quizás no se pueden reducir los procesos de los niveles más complejos emergentes a las propiedades de los niveles más sencillos. Por ejemplo, no podría reducirse el funcionamiento de los organismos a la información codificada en los genes, como pretende el neodarwinismo. Necesitamos una aproximación sistémica. Esto no significa que los genes no sean importantes, sólo que no lo explican todo en el funcionamiento de un ser vivo.

Els corbs de Nova Caledònia aprenen per imitació a fer servir branquillons per extreure insectes de la fusta. Foto: Corvus moneduloides, via Flickr.
Los cuervos de Nueva Caledonia aprenden por imitación a utilizar briznas y ramitas parar extraer insectos de la madera. Foto: Corvus moneduloides, vía Flickr.

Lo que hemos dicho se aplica también a la evolución cultural, en la que la emergencia de nuevas entidades (por ejemplo, un nuevo comportamiento de una especie que implica el uso de una herramienta) resulta de la transmisión de información no por vía genética sino por aprendizaje, y cada nueva entidad interactúa con las preexistentes (por ejemplo, la herramienta permite cambiar hábitos de alimentación y quizás una nueva división del trabajo entre los individuos de un grupo).

Interacción en los ecosistemas y en la economía

La pretendida reducción de la biología a la física no se ha producido. Aún no, dicen algunos. Otros piensan que no sólo no se ha producido, sino que nunca se podrá producir. Uno de los autores que más se han pronunciado en este sentido es Stuart Kauffman, desde hace muchos años, pero con especial contundencia en su último libro (2021 la edición castellana, 2019 el original), que pone mucho énfasis en la teoría del triple cierre. Trata del origen de la vida y el desarrollo evolutivo de la diversidad, con un interesante paralelismo con la economía. Una idea central en su construcción teórica, y en la de muchos biólogos críticos con el reduccionismo neodarwinista, y familiar a los ecólogos actuales, es que las especies no “ocupan” nichos preexistentes en el medio, sino que los construyen. Cada especie que se incorpora a un ecosistema lo modifica, a la vez que, en la interacción con otros factores físicos o biológicos de este ecosistema, también ella se ve modificada (de nuevo la doble causalidad, de abajo a arriba y de arriba a abajo). Estos cambios generan oportunidades para otros cambios. Y lo mismo ocurre en economía, dice Kauffman. Con cada nuevo invento o recurso que entra en juego, aumentan las oportunidades de que ocurran cosas nuevas, que aparezcan nuevos modelos de negocio o nuevos oficios. Tanto en la naturaleza como en la economía se han producido enormes explosiones de diversidad a lo largo del tiempo como resultado de cambios en cadena. A diferencia de los procesos de la física, no hay posibilidad de predecir qué va a emerger, ya que no conocemos a priori el marco completo de posibilidades. Éstas las va generando el conjunto del sistema. Esto es así desde las protocélulas en los orígenes de la vida hasta la biosfera con la economía globalizada actual. Los hiperciclos metabólicos o los organismos, mercados o redes sociales responden a cualquier cambio como totalidades. En biología, son los organismos enteros o incluso los grupos sociales, como totalidades, los sujetos de la selección. El gen egoísta de Dawkins es un camino errado, como Margalef ya pensaba hace muchos años.

La selección sociocultural funciona en todos los niveles de organización social humana y tiene amplios efectos en la operatividad de la selección darwiniana sobre los individuos. Redibujado a partir de Schutt & Turner (2019).

Impredictibilidad de la vida y la historia

Las plumas aparecen como una ventaja para la termorregulación, pero se terminan usando para volar.

La imposibilidad de predecir, ni estadísticamente, la evolución de los sistemas biológicos y económicos se ve muy bien en los casos de preadaptación darwiniana (lo que Gould llama exaptación). Las plumas aparecen como una ventaja para la termoregulación, pero se terminan usando para volar. Kauffman pone también el ejemplo del destornillador. En principio, es una herramienta complementaria del tornillo, que es una alternativa al clavo para fijar un objeto sobre otro. Pero con un destornillador podemos hacer otras cosas bien distintas, como abrir tapas de botes, romper hielo, rascarnos la espalda o asesinar a alguien. Un nuevo utensilio, una nueva habilidad, un nuevo órgano o un nuevo enlace entre grupos sociales hacen aparecer oportunidades que no habríamos podido predecir en modo alguno. Y cuantos más elementos (más diversidad) estén presentes, más oportunidades se abrirán de generar innovación con el bricolaje de la vida, según la brillante metáfora de Jacob. Una nueva especie modifica la red de relaciones preexistentes y puede ser fuente de alimento para depredadores y parásitos, hábitat para comensales y parásitos, etc. El sistema se reorganiza como un todo. Kauffman nos recuerda que ya Kant, antes que Darwin, había dicho que “un ser organizado tiene la propiedad de que las partes existen por y para la totalidad”, y a eso le llama “un todo kantiano”. Spinoza había visto la naturaleza como un todo un siglo antes y existen precedentes entre los clásicos (de los griegos a Platón), y en muchas culturas antiguas, de la misma idea. Goethe, muy influenciado por Spinoza, dijo que para entender la naturaleza había que verla viva y activa, «aspirando desde el todo a las partes, nunca por separado, desmembrándola». Gian Battista Vico, y después Schiller y Goethe, ven la naturaleza como una historia que se va haciendo y que tiene un futuro abierto. Schiller nos dice que los demás seres vivos, los niños, los pueblos primitivos “son lo que fuimos, son lo que debemos volver a ser. Hemos sido naturaleza como ellos y nuestra cultura debe devolvernos, por el camino de la razón y la libertad, a la naturaleza”. Es un mensaje que hoy parece necesario para frenar el desaguisado 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 y portada de su libro Más allá de las leyes físicas. Portada: Tusquets Editores. Foto: Teemu Rajala CC BY, vía Wikimedia.

Es cierto que el organicismo y la filosofía de la naturaleza de los seguidores de Goethe y Schiller perdieron mucho prestigio por sus derivaciones extrañas a la ciencia, pero la visión histórica de la naturaleza permaneció entre los evolucionistas y se reafirmó con Darwin. La interacción entre todos y partes fue central en la ecología clásica hasta 1970 y hoy se reivindica con ideas como la coevolución, la construcción de nicho y la teoría de redes. Sí, la vida es historia y podría explicarse como ella, con los muchos vacíos de los testigos perdidos quizá para siempre y a veces completados por la imaginación más o menos interesada del historiador. Esto lo intuye muy bien la poeta Wislawa Szimborska, premio Nobel de literatura 1995, en su poema Microcosmos, hablando de los microorganismos que se ven en el microscopio:

El polen que lleva el viento es, a su lado, un meteorito
del cosmos profundo,
y la huella de un dedo un extenso laberinto
donde se pueden reunir
en sus silentes desfiles,
sus ciegas ilíadas y sus upanishads.

Wislawa Szimborska, Microcosmos

La vida se ha hecho como las historias o como una multitud de epopeyas, cada una con sus héroes portadores de cargas heredadas, pasando por islas de quietud o mares tormentosos, huyendo de monstruos terribles, haciendo su camino con engaños, sufriendo eventos afortunados y fatalidades… Y los naturalistas tratan de rehacer sus relatos, cómo hacen los historiadores o cómo los sabios que, a partir de fragmentos escritos sobre arcilla en diferentes lenguas, reconstruyeron más o menos el Poema de Gilgamesh. Y tienen el mismo problema: como dice Rafael Chirbes en sus “Diarios”, “…la vida siempre es una novela mal resuelta. La escriben otros, quienes no la han vivido”.

Los bienes y servicios que hay en un momento determinado no causan la innovación, pero la permiten.

Pero volvamos a Kauffman, que termina su libro con una reflexión sobre la economía. Los bienes y servicios que existen en un momento determinado son el contexto en el que emerge el siguiente bien o servicio. Éstos no causan la innovación, pero la permiten, la habilitan. La aparición del automóvil hizo desaparecer al caballo como medio de transporte, y con él toda una serie de actividades como la construcción de coches de caballos, de látigos y de establos y los herreros (cuando yo era un niño, todavía vi herrar caballos en Barcelona). En cambio, aparecieron la pavimentación de las calles, los moteles, los semáforos y guardias urbanos, los restaurantes de comida rápida, los suburbios… Cada paso evolutivo permite un nuevo paso, nuevas oportunidades. Y no se pueden predecir estos cambios, porque no se derivan necesariamente del contexto previo, que sólo los hace posibles. Kauffman separa el mundo físico en dos dominios, el ergódico, en el que el sistema, dentro de un intervalo razonable de tiempo, pasa por todos sus estados posibles (que es el mundo de la física), y el no ergódico, en el que el sistema no pasa por todos sus estados posibles (éste es el caso de la vida). Los procesos vitales constituyen emergencias radicales inexplicables por la física, y «explotan» en múltiples innovaciones a partir de las «posibilidades» que ella misma va creando. Hay una constante producción de contextos y oportunidades. Van der Merwe (2020), en una revisión del libro de Kauffman, reconoce que las funciones biológicas no pueden reducirse a términos teóricos de física pero encuentra que el intento de Kauffman tiene debilidades filosóficas. Puede. Sin embargo, me siento mucho más convencido por la idea de la evolución como una historia imposible de predecir, debido a la génesis constante de posibilidades y nuevas restricciones y al juego del azar, que por cualquier proyecto de reducción a modelos físicos o a los «intereses egoístas» de los genes.

Coevolución entre biología y cultura

Los vínculos entre biología y cultura no desaparecen cuando comienza la evolución cultural. De hecho, las innovaciones en una y otra siguen interactuando. En la evolución humana, el uso de herramientas y recipientes, las modificaciones anatómicas de la mano con el crecimiento del pulgar y el desarrollo de la corteza cerebral son procesos que se interrelacionan. Además, a medida que se empleaban más herramientas crecía la necesidad de comunicación y, así, la selección favoreció cambios en la vocalización (con la formación de la faringe fue posible emitir los sonidos e, i, u, los australopitecos aún sólo podían emitir a y o). Pero esto también requirió cambios en la musculatura del aparato de fonación y otros que se relacionan con la “gramática innata” que capacita para formar frases (Serrallonga 2004). Los cambios culturales que provocamos en el medio, además, dan lugar a procesos evolutivos en otras especies: el ejemplo más conocido es quizás la rápida adquisición de resistencia a los antibióticos por las bacterias, pero es importante constatar que organismos tan longevos como el elefante también muestran modificaciones evolutivas bastante rápidas debido a que la selección natural favorece a los individuos sin colmillos bajo la muy fuerte presión selectiva de la caza. Muchas malas hierbas han evolucionado de modo que sus semillas se parezcan a las de las plantas cultivadas. Los ejemplos son muchísimos, y en este apartado habría que añadir los cambios provocados por la domesticación, debido a un proceso selectivo de base cultural, y todos los cambios que pueden derivarse de la ingeniería genética.

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 discurso de ingreso de Jaume Terradas en el Institut d’Estudis Catalans (2005). Muestra la evolución de la vida y la cultura representada por la tecnología industrial. Ilustración y diseño: Maria Casassas.

Atractores

Decíamos que, en la evolución, no conocemos el universo de las posibilidades totales, y por tanto no podemos hacer predicciones estadísticas. Ahora bien, en los sistemas complejos existen atractores. Si consideramos a los diferentes grupos de organismos, el cambio a la pluricelularidad es un salto macroevolutivo que se ha dado en muchos grupos y muchas veces. Se puede considerar que la pluricelularidad funciona como un atractor y que, entre las trayectorias evolutivas de los diferentes grupos filogenéticos, hay bastantes probabilidades de que alguna caiga en él al pasar un determinado umbral. Un razonamiento similar puede aplicarse a la sociabilidad, al desarrollo de las capacidades mentales y a la aparición de la transmisión cultural de información. Todo esto son atractores del sistema complejo. Si tuviéramos que apostar sobre la biología en otros planetas de condiciones físicas parecidas a las nuestras, podríamos estar bastante convencidos de que algunos organismos serían autótrofos, otros depredadores, otros descomponedores, comensales, parásitos… No podríamos adivinar qué tipos concretos de organismos existirían, ni qué mecanismos fisiológicos o qué anatomías tendrían, pero, con tiempo suficiente de evolución, podríamos esperar que habría seres pluricelulares, sociales, con cerebros desarrollados y aprendizaje cultural. Sería realmente una sorpresa grande que no ocurriera así. Y esto es todo lo que podemos aventurarnos a predecir. Sin olvidar que la complejidad funciona al borde del caos y que lo que cuesta mucho construir se puede derrumbar muy rápido (un bosque se quema con una colilla, un error de unos gobernantes puede desencadenar una guerra y deshacer toda una civilización). El progreso constante es un mito.

Un superorganismo Humanidad

En el caso de los homínidos, la evolución de la marcha sobre dos piernas, las manos multifuncionales, las capacidades mentales de anticipación, la vida social, el lenguaje, son emergencias que se refuerzan entre sí y acaban por permitir una enorme evolución cultural. Nuestra capacidad para interpretar las causas es limitada, ha evolucionado en un alcance local y somos sólo buenos para optimizar a corto plazo. Esto complica nuestro funcionamiento a escala global cuando existe, como ocurre ahora, una propagación muy rápida entre grupos sociales muy alejados. Chavalarias (2020) sugiere que estamos cerca de una transición similar a la que se da tanto en organismos unicelulares como multicelulares, en condiciones de reducción de recursos (estaríamos cerca del umbral de este atractor): la humanidad podría convertirse en un único «organismo» con todos los integrantes interdependientes (por ejemplo, ahora, a raíz de la pandemia, se dice mucho que no hay salud para nadie si no la hay para todos, ya que las variantes del virus circulan en cuestión de horas por todo el mundo). Esta transición convertiría al resto de organismos en complementos funcionales, más o menos como lo es para cada individuo humano su flora intestinal. El planteamiento puede parecer exagerado, pero nos hemos acostumbrado a hablar de los servicios ecosistémicos a la sociedad, por lo que, de alguna manera, ya vemos a las demás especies como complementos (o molestias) para las sociedades humanas.

Cada individuo humano es un superorganismo que vive grcias a la acción de cada bacteria que acoge en su flora intestinal. Modelo tridimensional coloreado por Chad Marrington del Pacific Northwest National Laboratory, CC BY-NC-SA vía Flickr.
Cada individuo humano es un «superorganismo» que vive gracias a la acción de cada bacteria que acoge en su flora intestinal. Modelo tridimensional coloreado por Chad Marrington del Pacific Northwest National Laboratory, CC BY-NC-SA, vía Flickr.
Los humanos actuamos con razonamientos locales, pero generamos efectos globales que nos amenazan gravemente.

Los humanos actuamos con razonamientos locales, pero generamos efectos globales que nos amenazan gravemente. Según la teoría del triple cierre, deberíamos pasar de fijarnos en los cambios de estado a fijarnos en los cambios de procesos, y de las causas locales al estudio de los sistemas complejos: solemos observar entidades a escalas de espacio y tiempos particulares, pero el mundo está hecho de procesos dinámicos interdependientes y automantenidos. En el paso hacia el “organismo humanidad”, la evolución cultural puede morir, dice Chavalarias, y dejar lugar a un proceso de aprendizaje adaptativo colectivo o al colapso. Se abren, a su juicio, tres escenarios: 1) Los procesos de decisión y aprendizaje se concentran en manos de una élite poderosa asistida por tecnologías big data, control por muchos sensores e inteligencia artificial (IA). Sería el camino emprendido por China, pero no hay garantías de que el sistema de toma de decisiones ayudado por IA mejore el de los humanos, y las luchas por el poder (al ser el sistema tan jerárquico) pueden producir inestabilidades y un alto riesgo de colapso. 2) Las decisiones colectivas se encomiendan a la IA con uso de big data y se podrá mejorar la situación ambiental utilizando correlaciones que permitirán el avance del conocimiento, sin necesidad de modelos coherentes, teorías unificadas ni explicación mecanicista alguna. (Anderson, 2018). Pero esta última afirmación, según Chavalarias, es falsa y puede engañarnos sobre la manera de abordar los retos del futuro y acostumbrarnos a comportamientos poco deseables. Al igual que en el primer escenario, nos alejaríamos del esquema de organización en sistemas complejos e iríamos hacia un modelo centralizado, con un “Yo” controlando el “cuerpo” de la Humanidad. 3) Se desarrolla un modelo en el que se preservan los principios de auto-organización, con procesos de decisión descentralizados que sustituyen a las capacidades cognitivas individuales por un conocimiento social. Ejemplos de este tipo de conocimiento existen en los insectos sociales (construcción de nidos, rastros químicos, etc.) y, en los humanos, nos los dan la escritura y la imprenta, internet, las redes sociales, las evaluaciones de sitios comerciales, las criptomonedas, etc. La ventaja en los humanos es que se trata de una inteligencia social que no depende de la genética, sino de las características de los individuos y de sus interacciones. El problema es que los modelos de organización de este tipo a nivel de toda la humanidad todavía están por desarrollar. El sistema autoritario del escenario 1 tiende a romper los vínculos que configuran el escenario 3, que considera peligrosos. El escenario 2 puede hacer los comportamientos sociales a la vez menos predecibles y más manipulables y degradar los procesos de cognición social. Cabe recordar que los procesos de cognición social están muy ligados a la cognición individual. Que podamos o no tender al escenario 3, con capacidad de adaptación y aprendizaje de la humanidad, dependerá de los esfuerzos invertidos ahora en la educación de los ciudadanos del mundo, dice Chavalarias.

Los procesos físicos y químicos han generado algo nuevo, la vida, y esta ha generado algo también nuevo, la cultura.

Tengo serias dudas sobre toda la idea de Chavalarias, y en especial sobre el escenario 3, que es el único que tiene alguna gracia. El recurso a la educación es un tópico (he hablado en otros apuntes de este blog y conviene recordar la frase de Henry Adams: la educación era un asunto de vida o muerte, pero toda la educación del mundo no habría evitado nada… Si funcionara, haría falta más tiempo del que tenemos, pero ¿cómo se hace para educar a toda la humanidad a funcionar en bien del conjunto? Pregunté a E.O. Wilson, el eminente naturalista fallecido esta Navidad, si algún día veríamos a la humanidad trabajar solidariamente por alguna causa, y me respondió que “quizás, si nos atacaran los marcianos.” Hasta ahora, los países más educados no han superado los ámbitos relativamente estrechos de las percepciones y emociones de los humanos en relación a lo que les rodea. Además de la educación, habría que crear nuevas estructuras emergentes que consolidaran modelos de gobierno solidarios y un funcionamiento económico integrador, que redujera las desigualdades, lo que implicaría un esfuerzo colectivo para hacer aparecer nuevas restricciones que limitaran el consumo de recursos y la acumulación desigual de la riqueza. Sobre la autolimitación como una manera de romper con el pensamiento malthusiano, basado en la existencia de deseos insaciables y límites físicos, véanse Callis (2021) y un Apunte mío anterior (Terradas, 2021). En cualquier caso, lo que en este artículo quiero destacar es que los procesos físicos y químicos han generado algo nuevo, la vida, y ésta ha generado también algo nuevo, la cultura, y que debemos trabajar para que la cultura (con la tecnología) aprenda a no destruir las bases de apoyo de la vida y de la propia cultura en el único planeta que por ahora conocemos, aislado en la inmensidad del espacio, en el que estos procesos están funcionando.

Es necesario trabajar para que la cultura aprenda a no destruir las bases de soporte de la vida. Minería a cielo abierto. Foto: Pixabay.

Evolución composicional

La fábula del cuervo y el zorro de La Fontaine sintetiza bastante lo que es la manipulación intelectual del comportamiento en los humanos.

La teoría del triple cierre y el libro de Kauffman, en mi opinión, no destacan suficientemente un aspecto muy importante de la evolución que hace aún más evidente su imprevisibilidad. La evolución composicional fue definidaaa por Watson (2006). Sobre estos temas, recomiendo vivamente el libro de A. Moya (2014). Ésta se da ya en los átomos y las moléculas, y yo diría que la evolución bioquímica previa a la vida era tan imprevisible como la de la vida. En cualquier caso, muchos cambios evolutivos tienen lugar por incorporación: un sistema vivo, abierto a los flujos de materia y energía pero con cierre de procesos y restricciones, puede, sin embargo, incorporar partes de otros sistemas o sistemas más pequeños enteros (hay especies que se hibridan, el DNA de cualquier organismo está lleno de fragmentos de DNA de origen vírico u otro, las mitocondrias y cloroplastos se originaron por simbiosis de células más grandes con ciertos microorganismos, la propia célula eucariota es el resultado, muy probablemente, de un proceso de fusión entre un arqueo y una bacteria… la vida es promiscua (Terradas y Peñuelas, 2009). Manipulamos la evolución de otros organismos mediante la domesticación o la ingeniería genética, pero no somos los únicos: está probado que hay parásitos que manipulan el comportamiento de sus huéspedes, nosotros incluidos. El protozoo Toxoplasma gondii hace que las ratas pierdan el miedo a los gatos (que son los huéspedes principales del parásito) y, en lugar de huir, se les acerquen; este protozoo produce semejantes efectos de reducir el miedo y la ansiedad en los humanos y se ha visto que los infectados tienen más del doble de probabilidades de morir en un accidente de tráfico, ya que se comportan de forma más temeraria; los gusanos nematomorfos hacen que los grillos infectados por ellos se suiciden tirándose al agua, donde el gusano termina su desarrollo; el virus de la rabia hace a los perros más agresivos para que muerdan y transmitan la infección; los de la gripe y la COVID provocan estornudos y mocos que transmiten el virus; los cazadores en grupo, como los lobos o los delfines, han aprendido evolutivamente a guiar los rebaños de presas allá donde más les conviene para atacarlas. La manipulación cultural del comportamiento desde luego es el pan nuestro de cada día. La fábula del cuervo y el zorro de La Fontaine sintetiza bien lo que es la manipulación intelectual del comportamiento en los humanos: el zorro se aprovecha de la vanidad del cuervo. El universo de las interacciones entre especies está lleno de maravillas: basta pensar en el cultivo de hongos por insectos, el aprovechamiento de conchas por los cangrejos ermitaños, los mimetismos, los mutualismos, los comensalismos, las simbiosis… La interacción es clave en vida, desde la organización fisiológica de los organismos a la de las especies sociales.

La biología no se puede reducir a la física. Lo cual no significa que no pueda aprender mucho de la física.

En los ecosistemas existen constantemente incorporaciones y fragmentaciones, al igual que ocurre en las sociedades o en las lenguas. La vida es contingente, es una historia. El “encuentro” entre europeos y americanos (o europeos e isleños del Pacífico) a partir de finales del siglo XV supuso no sólo enormes cambios sociales y culturales, catastróficos para los sistemas sociales indígenas, sino también biológicos, con transferencias masivas de especies entre continentes, entre ellos parásitos y también plantas y animales que nos sirven como alimentos, o que han modificado los ecosistemas como organismos invasores o que son vectores de plagas, alteración de ecosistemas, etc., y esto sigue y todavía con mayor intensidad. La evolución puede avanzar en complejidad o, en ocasiones, tender a la simplificación. Y es oportunista, combina y separa, sufre accidentes que generan extinciones y vuelve a complicarse a partir de lo que queda. El marco de posibilidades nos es desconocido y el futuro de la vida no está escrito ni en los genes ni en las leyes físicas, fuera quizás de la remota muerte termodinámica del Universo. Como Kauffman es un físico, no es raro que pase por alto evidencias como las que ahora he mencionado, pero diría que tiene razón, la biología no puede reducirse a la física. Lo que no significa que no pueda aprender mucho de la física.

Referencias

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