viernes, 13 de agosto de 2010

La irreversibilidad en los sistemas complejos vivos



Edwin Francisco Herrera Paz. Este artículo forma parte de la serie sobre el desarrollo de mi “Teoría de la Evolución hacia la Creciente Complejidad”. ¿Por qué el crecimiento hacia la creciente complejidad es irreversible? Vemos esta tendencia hacia la mayor complejidad en todos los niveles, desde las moléculas complejas que se asocian para formar motores moleculares hasta las grandes asociaciones humanas, pasando por el nivel de organelas, células, órganos, y los organismos multicelulares complejos. Todo un espectro evolutivo que coexiste en nuestra tierra hoy en día se encuentra en un estado de perpetuo movimiento impulsado por las leyes de la evolución, hacia una mayor complejidad.
Caso de una empresa
Las empresas, como las ciudades, las redes sociales y otras agrupaciones humanas caen dentro del espectro anteriormente mencionado. Veamos la manera en la que crece una empresa artesanal pequeña hasta convertirse en una gran empresa de producción en masa. En el momento de su fundación, “Caites Herrera”  era una pequeña empresa de manufactura de calzado que contrató a 10 zapateros artesanos, quienes cuidadosamente confeccionaban, cada uno, 5 pares de zapatos al día, los que vendían a un precio relativamente caro que solo los más adinerados del pueblo podían pagar.
El dueño de la empresa decidió hacer una pequeña inversión en sus empleados, y uno a uno los mandó a especializarse en una labor particular en la manufactura. Uno hacía la plantilla, otro la pegaba, etc. Una vez especializados sus empleados, el dueño descubrió que podían fabricar muchos más zapatos en el día, pues cada uno se concentraba en una solo labor y la realizaba más rápido. Esto permitió reducir el precio del par, por lo que una cantidad considerablemente mayor de personas podía comprar zapatos en el pueblo. El auge en las ventas, permitió contratar más empleados especializados, con lo que permitía fabricar un excedente de zapatos que eran exportados, y así “Caites Herrera” se convirtió en “Caites International”.
Hay varios elementos interesantes en esta historia de Caites International. El primero es el capital de inversión que debe estar disponible. El capital es el equivalente a la energía en la sociedad. Si trazamos la línea desde el capital representado en cualquiera de sus formas hasta su origen, veremos que inevitablemente terminamos en la energía radiante del sol. Los precios de los productos o servicios representan la energía que se ha invertido en la actualidad e históricamente para su producción. Al ser la cantidad de energía necesaria para la confección de un par de zapatos paulatinamente menor, su precio también será menor y una mayor cantidad de personas podrá calzarse. Este es uno de los fundamentos de la ley de la oferta y la demanda, como todo economista conoce.
El segundo elemento es la especialización de los empleados. Al adquirir conocimientos especializados en un campo específico de la producción, el empleado realmente se simplifica ya que ahora solo sabe hacer una parte del proceso, y antes conocía las cinco etapas, con lo que llegamos al tercer elemento: La simplificación.  
El cuarto elemento es el aumento de la interdependencia. Un empleado en particular no puede confeccionar un solo par de zapatos, por lo que todos dependen de todos los demás para llevar a feliz término el proceso de manufactura.
Si juntamos todos estos elementos se hace evidente la irreversibilidad del sistema, y lo que he podido observar es que esta irreversibilidad es común en todos los niveles evolutivos. Le voy a ilustrar la irreversibilidad uniendo solo dos piezas de este rompecabezas. El gasto de energía (capital) necesario para re enseñar a los individuos especializados todas (las otras 4) fases del proceso de manufactura es muchísimo mayor que el necesario para que estos se especializaran. Por lo tanto, el individuo tenderá siempre hacia una mayor simplificación. Esta es la segunda ley de la termodinámica actuando en todo su esplendor, y la segunda ley garantiza que el proceso sea irreversible. Y Eureka. Aquí tenemos el núcleo de esta teoría: LA EVOLUCIÓN HACIA LA COMPLEJIDAD ES REALMENTE UNA MANIFESTACIÓN DE LA ENTROPÍA ACTUANDO SOBRE UN NIVEL INFERIOR DE COMPLEJIDAD.
A la naturaleza no le queda más remedio que evolucionar hacia formas de vida y sociedades cada vez más complejas. Esta evolución es gradual dentro de un nivel evolutivo, pero de pronto ocurre un salto cualitativo y la vida es impulsada vertiginosamente hacia un nivel superior. En el caso de las sociedades humanas, las tribus formaron poblados, los poblados países y los países, comunidades de países. Igualmente las empresas formaron corporaciones y luego transnacionales. Veremos en un ensayo posterior que para este salto cualitativo hacia un nivel superior es indispensable una innovación en las comunicaciones.
Caso de los sistemas biológicos
En los sistemas biológicos las moléculas se especializaron y se asociaron para formar estructuras, que posteriormente se especializaron en funciones específicas para formar células. Los organismos unicelulares se asociaron para formar organismos multicelulares simples. Luego, poblaciones celulares dentro de estos organismos se especializaron para formar órganos con funciones particulares, y así en adelante hasta las comunidades de organismos. Pero para que se lleve a cabo esta evolución es también necesaria la presencia de los elementos anteriormente mencionados.
¿Cómo encaja esta teoría con la teoría de la evolución de Darwin y Wallace, y particularmente su fusión con la teoría genética para originar la nueva síntesis? Intentaré explicarlo. La nueva síntesis proclama que las variaciones genéticas se dan en una población debido principalmente a las mutaciones. Dicha variabilidad, aunado al exceso de población, determinará que las fuerzas ambientales seleccionen preferencialmente a los individuos más adaptados, los que sobrevivirán para transmitir sus variantes genéticas a su descendencia, y así en adelante.
Pero las mayoría de las mutaciones que ocurren en diferentes regiones de un gen tendrán como resultado la disminución de la función de la proteína que codifican, esto, por la misma razón por la cual, si usted desarma su carro para repararlo y no sabe nada de mecánica, lo más probable es que lo deje peor que al principio. Las mutaciones son aleatorias, y solo muy ocasionalmente una mutación será beneficiosa para el individuo. Lo anteriormente dicho no es del todo cierto, pues la mayor parte de los caracteres de un organismos son determinados por la interacción de muchos genes, por lo que una mutación determinada podría originar una variación ventajosa, aunque la función biológica de la proteína disminuya.
Este es el mecanismo reivindicado por la teoría clásica de la evolución y la nueva síntesis, pero lo que yo aseguro es que las mutaciones NO tienen como único objetivo originar variabilidad en el individuo, sino que la mayoría de dichas mutaciones originan desajustes, y por lo tanto SIMPLIFICACIÓN del individuo, originando la pérdida o la afectación de una función, haciendo al individuo más dependiente de la colectividad y liberando recursos energéticos para la especialización en otra función. Es decir, el aumento de entropía a nivel individual origina una mayor complejidad en el nivel de colectividad aumentado el número de relaciones, volviendo a los individuos cada vez más interdependientes. Así, las supuestas mutaciones desventajosas en realidad no lo son, en el nivel de grupo (al menos no todas). Eso vuelve al individuo dependiente de aquellos que deben ahora suplirle el producto de la función perdida.
Extrapolación en el tiempo
Si nos aferramos a los elementos que originan complejidad proclamados por la teoría aquí presentada (simplificación, especialización e interdependencia progresivamente mayores), entonces podemos predecir la evolución de las poblaciones humanas en el futuro. El proceso de urbanización no ha terminado y es probable que en un futuro no muy lejano, toda la población mundial se agrupe en grandes megaciudades. Pero cada una de estas megaciudades se especializará en la manufactura y servicios específicos, los cuales intercambiará con otras megaciudades por medio de sofisticadas redes de comunicación. Pero para comprender el panorama completo de cómo se organizarán estas megaciudades es preciso disecar la función de las comunicaciones y el concepto de centralización del procesamiento de la información y su disponibilidad universal (que como dije anteriormente explicaré en otro ensayo).
También podemos inferir cómo pudo haber sido la vida en el mundo precelular. Antes de la aparición de las primeras células con sus oganelas especializadas (motores moleculares), cada una formada por proteínas especializadas (las partes del motor), debió existir una florida vida molecular. Pero estas moléculas debieron tener muchísimas funciones, cada una capaz de ejecutar por sí misma labores de almacenamiento de información y de expresión de la información. Las mencionadas macromoléculas debieron ser mucho más complejas y versátiles que cualquier molécula conocida en la actualidad. Solo posteriormente, mediante la colaboración de varias unidades de estas moléculas, cada una se simplificaba y se especializaba. En el mundo precelular debieron existir moléculas depredadoras, así como moléculas autótrofas de muchísimas variedades. La vida bullía de moléculas, pero ninguna célula. Todos los niveles de complejidad anteriores a la célula debieron haberse incorporado en el siguiente nivel, y ahora no observamos (al menos en la tierra) moléculas independientes, con vida propia (lo más cercano en la actualidad a este mundo precelular son los virus).
Pero para toda regla, siempre hay excepciones. Podemos frenar la evolución hacia la complejidad destruyendo una población. Pero también hay una manera de disminuir la complejidad de la población destruyendo solo una parte de dicha población. Me explico: Una población grande y compleja (ya se trate de una comunidad de bacterias, humana, etc.) alberga en su seno una gran cantidad de individuos con diferentes especializaciones laborales. Si reducimos drásticamente esa población, por una epidemia, una guerra, aislamiento geográfico, etc. entonces la cantidad de individuos sobrevivientes no podrá albergar todas las variantes laborales (en el caso humano) o genéticas (en el caso de las bacterias), fenómeno que ha sido nombrado por los genetistas como “deriva génica.” De esta forma los individuos sobrevivientes necesitarán retornar a su vida polifacética, y la evolución actuará entonces beneficiando a estos individuos polifacéticos. Como vemos, hay situaciones en las que la selección natural actúa sobre individuos y otras en las que actúa sobre poblaciones. Cuando la población es suficientemente grande y especializada, factores como la protección del grupo y el ahorro de energía favorecerán la simplificación del individuo. En el caso de poblaciones pequeñas, poco complejas, la selección natural favorecerá a los individuos complejos y polifacéticos.
Recapitulando, los elementos 1) simplificación 2) especialización 3) interdependencia y 4) aumento de entropía en el nivel inferior, condicionan la irreversibilidad de la evolución hacia la complejidad.
Bien, hasta aquí este pequeño ensayo sobre mi teoría. Continuaré desarrollándola en ensayos posteriores. Que tenga buen día.
Entradas adicionales sobre la evolución de los sistemas complejos vivos:
http://fecienciavida.blogspot.com/2009/05/dia-de-la-madre-y-estructuras.html

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