domingo, 10 de agosto de 2014

LA INTELIGENCIA INDIVIDUAL VERSUS LA INTELIGENCIA COLECTIVA EN LA CONQUISTA DEL UNIVERSO

Neil deGrasse Tyson

Sentado frente a mi computadora observo un video de una interesante charla impartida por el célebre astrofísico estadounidense Dr. Neil de Grasse Tyson, conductor de la afamada serie televisiva Cosmos, y por el biólogo inglés Dr. Richard Dawkins, uno de los iconos de la biología evolutiva contemporánea, autor del éxito de librería “El Gen Egoísta”. El tema era sobre la vida en la Tierra y la posibilidad de vida e inteligencia en otros planetas. Tyson tiró una pregunta esperando una explicación por parte de Dawkins: ¿Qué tan importante es la inteligencia para la vida en nuestro planeta? La conclusión de estos dos eminentes científicos es que no lo es tanto. El razonamiento lógico desplegado fue que la importancia de un rasgo físico para el mantenimiento de la vida se puede medir por el número de veces que dicho rasgo a aparecido en la evolución. Así, caracteres como los ojos o la ecolocalización han aparecido varias veces de manera independiente. Pero la inteligencia avanzada, aquella capaz de mandar naves al “infinito y más allá”, hacia la exploración de nuevos mundos y el cosmos en general, solo ha aparecido una vez. ¿Por qué? Pues porque no reviste tanta importancia como esos otros rasgos y por lo tanto sería difícil de encontrar en otros mundos.

El gen egoísta
Tengo que confesar que a pesar de la admiración que siento por los expositores sentí un escalofrío recorrer mi cuerpo. ¿Cómo es posible que se lo hayan perdido? ¿Será cierto que no lo pueden ver? Las conjeturas de estos dos eminentes científicos están equivocadas, y por mucho. El motivo por el que la gran inteligencia no ha aparecido varias veces, es sencillamente porque es necesaria una mayor cantidad de tiempo para que estructuras tan complejas como los cerebros humanos puedan aparecer. No es cuestión de importancia, sino de tiempo, y la evolución hacia la complejidad requiere de mucho tiempo. Pero Tyson es un físico taimado, y de forma intuitiva razonó que tal vez la gran distancia entre la inteligencia del chimpancé y de los humanos modernos no sea más que una ilusión, y que en realidad la brecha sea realmente pequeña. Ahora sí, ponerlo de una mejor manera, imposible. Y eso porque no es la inteligencia por sí sola la que nos ha permitido escapar de la esclavitud de la gravedad de nuestro planeta, sino una cualidad de un nivel de complejidad superior: la capacidad de cooperación. Si bien es cierto que la inteligencia individual juega un papel importante en este contexto, un factor de mayor peso lo constituye la capacidad de formar conglomerados cooperativos que surgieron gracias a adaptaciones evolutivas en la forma de comunicarnos y relacionarnos, como el lenguaje y la empatía.

Chimpancé astronauta

Para aclarar este punto volvamos al tema de las naves espaciales. No existe ninguna persona en el mundo que entienda por completo todos los intrincados aspectos técnicos que involucra la construcción de una nave espacial y de su puesta en funcionamiento. Los científicos que forman parte de un proyecto de este tipo se cuentan por miles, cada uno realizando una pequeña fracción del trabajo. A su vez, cada uno de estos científicos es el fruto de su cultura y sociedad. Cada uno de ellos es lo que es gracias a su entorno social representado por miles de personas, incluyendo familiares que proveyeron sustento desde la infancia, agricultores, manufactureros de ropa y calzado, médicos que atendieron cada necesidad de salud, maestros que le alimentaron con el sustento del saber, y muchos otros más que permitieron que el científico se concentrase en aprender esa pequeña parte de su labor.  Es esta danza de relaciones la encargada de construir naves espaciales, y no algún ser humano en especial con todo y su gran inteligencia. Son estas intrincadas conexiones formando redes de relaciones las que nos permiten realizar proezas imposibles para los chimpancés. En resumen, es la inteligencia colectiva, aquella almacenada en nuestra base de datos cultural que se actualiza continuamente gracias a pequeñas aportaciones individuales, la que determina la conquista de la tierra, la galaxia o el universo, para bien o para mal.


La diferencia entre el chimpancé y el humano capaz de remontarse al infinito está determinada, más que todo, por esos muy pequeños cambios adaptativos encaminados a hacer de nuestra especie un organismo eusocial. 

lunes, 4 de agosto de 2014

SUPERORGANISMO UNIVERSAL. CONCLUSIÓN: EL FUTURO

Conclusión: El futuro

"La razón por la que el universo es eterno es que no vive para sí mismo, sino que da vida a otros mientras se transforma"
—Lao Tzu

Sexo en la Ciudad (o en el superorganismo)

Sexo en la ciudad 1
El barajamiento de los genes para producir variabilidad es un fenómeno generalizado, y como se señaló anteriormente a propósito de la fractalidad, actúa en diferentes niveles de complejidad. Se ha demostrado que las especies que se reproducen sexualmente sobreviven más tiempo que aquellas con reproducción asexual, con la excepción, naturalmente, de los microorganismos de rápida reproducción como bacterias y arqueas. Entonces, ¿qué fuerzas naturales hacen aparecer, evolucionar y extenderse por la naturaleza a la reproducción sexual cuando, evolutivamente hablando, el sexo parece ser desfavorable para el individuo? El apareamiento requiere de un gasto excesivo de energía, tanto en la búsqueda de compañero como en el acto mismo de la cópula, incrementa el riesgo de ser capturado por los depredadores, facilita la propagación de enfermedades de transmisión sexual, y cada individuo pasa solo la mitad de su material genético a la descendencia. La reproducción sexual no tiene mucho sentido a nivel individual, pero en realidad, la naturaleza ubicua de la sexualidad nos relata una historia completamente diferente.

Sexo en la ciudad 2
En particular, un modelo teórico basado en la llamada epistasis negativa ha llamado fuertemente la atención de los biólogos y genetistas evolutivos ya que podría explicar la evolución de la recombinación genética durante las divisiones meióticas (Kondrashov, 1988). Si ocurre una mutación resultando en una variante alélica dañada, será menos nociva cuando esté sola que cuando se acompañe de otros alelos deletéreos en el resto del genoma. Los efectos negativos de este tipo de alelos se exacerban cuando están juntos de una manera aditiva, mutuamente reforzada. Según la teoría la recombinación ayudaría a poner estos alelos juntos, lo que resultaría en fenotipos muy mal adaptados que se eliminan de la población por selección negativa.

Sexo en la ciudad 3
¿Qué hay de malo con este modelo dentro de la evolución hacia la complejidad? Aunque la epistasis negativa podría explicar la supervivencia a largo plazo de las especies que se reproducen sexualmente, además de otros enigmas evolutivos, la fuerte selección negativa no explica cómo la sexualidad contribuye a la creación de complejidad, ya que su única función sería purgar los alelos deletéreos. Pero de hecho, la reproducción sexual tiene que haber sido un elemento importante en la evolución hacia la complejidad ya que las especies sexuales son las que principalmente han evolucionado hacia estadios más complejos (recordemos que las bacterias asexuales no lograron saltar a la multicelularidad). Por lo tanto, la reproducción sexual debe ser un fuerte elemento de contribución a la complejidad, pero por otros medios.

Sexo en la ciudad 4
Hay dos factores fundamentales, centrales a la teoría de la evolución hacia la complejidad que se presenta aquí: 1) algunos cambios positivos que contribuyen a la mejora y especialización de los elementos de una población, y 2) una extensa simplificación—que puede originarse ​​por mutaciones no tan ventajosas, o incluso deletéreas—, lo que conduce a la interdependencia. Entonces, la sexualidad debe contribuir a la creación de complejidad permitiendo la supervivencia de un alto número de variantes genéticas. Por ejemplo, la segregación aleatoria de los cromosomas durante la meiosis puede permitir la supervivencia de alelos deletéreos cuya función es compensada por los normales (resesividad). Además, los haplotipos (variantes alélicas en el mismo cromosoma) que contienen alelos deletéreos se pueden separar a través de la recombinación meiótica, lo que permite la supervivencia de los alelos malos a través de la neutralización. La evidencia es compatible con el hecho de que tanto las mutaciones positivas como las negativas son esenciales en la evolución de la sexualidad (Hartfield y Keightley, 2012; Jiang y col., 2013). Sin embargo, los efectos neutralizantes de la reproducción sexual sobre los alelos "no tan buenos" podrían contribuir a la complejidad en poblaciones humanas y de otros mamíferos eusociales. Por consiguiente la sexualidad debe ayudar en la selección de grupo permitiendo la supervivencia de un mayor número de variantes alélicas, manteniendo un conjunto de genes en la población que pueden ser utilizados en cualquier momento. Durante la evolución hacia la complejidad, estos genes se pueden utilizar como una fuente de variabilidad, de diferenciación individual, y de simplificación y especialización, todo lo cual podría contribuir a crear interdependencia, división del trabajo, cooperación, y por lo tanto, adaptación a nivel de grupo.

Así las cosas, aterrizaré en la siguiente pregunta: ¿Hay alguna evidencia de influencia genética en la división del trabajo dentro de las sociedades humanas complejas? Bueno, al menos alguna (Nicolau y Shane, 2010). Pero si así fuera, ¿Será que la especialización en las diferentes áreas laborales continuará su marcha en los humanos cómo para determinar diferencias genéticas significativas?

La diferenciación genética entre subgrupos humanos que habitan en un determinado territorio surge de la falta de encuentros sexuales entre ambos subgrupos, lo que es influido por la distancia o por evitación sexual. En una población subdividida desde el punto de vista genético, los apareamientos se dan preferencialmente entre individuos del mismo subgrupo, y por lo tanto, estos subgrupos se diferencian unos de otros con el tiempo (Holsinger y Weir, 2009; Bamshad y col., 2003; Basu y col., 2003). Los factores que conducen a la subdivisión incluyen las diferencias raciales, étnicas, en el nivel socioeconómico o religiosas.

Sexo en la ciudad 5
No es descabellada la idea de que dentro de una gran ciudad, muchas generaciones de matrimonios entre personas estrechamente relacionadas por sus profesiones puedan generar algo de diferenciación, surgiendo genes especializados para cada ocupación. En una gran ciudad, un lugar de residencia cercano al sitio de trabajo es una solución eficiente al enorme gasto de energía que requiere el tener que transportarse, y además aumenta el tiempo productivo, por lo que es probable que esta configuración se adopte en las megalópolis bien diseñadas del futuro. Bajo estas condiciones, es fácil inferir cómo algunos subgrupos laborales se diferenciarían, con el tiempo, de los demás. La endogamia en un grupo de personas que compartan cierto territorio y ocupación llevaría a que las variantes genéticas relacionadas con las aptitudes para la labor o profesión específica fueran seleccionadas. Aunque inicialmente la recombinación genética produciría individuos con una variedad de aptitudes, muchos de los no aptos para la labor de su grupo emigrarían y terminarían residiendo finalmente en otro sitio, eliminando del grupo las variantes genéticas no aptas. Con el tiempo, esto resultaría en la homogenización genética dentro de los grupos laborales, pero aumentaría la diferenciación entre los grupos. La ciudad comenzaría a estructurarse como un organismo. Cada grupo laboral contaría con una ubicación más o menos precisa, y realizaría una actividad específica dentro del contexto total, tal como los órganos de un organismo, y los habitantes de esos “órganos” vendrían a ser como las células.

¿Qué pasará entonces con el resto de los genes? Aunque la diferenciación genética laboral es plausible en la marcha de la magalópolis hacia el superorganismo, sabemos que las células que forman los organismos multicelulares se caracterizan por ser genéticamente homogéneas. Si asumimos que las poblaciones humanas están evolucionando hacia superorganismos, también debemos tener en cuenta que es posible que la homogeneización genética en grandes porciones del genoma se lleve a cabo poco a poco en ellas. Los metazoos se desarrollan generalmente a partir de una sola célula hasta formar un organismo complejo compuesto por muchas células, con división del trabajo. La diferenciación de los grupos celulares dentro del organismo del metazoo se lleva a cabo por medio de cambios epigenéticos (la metilación para silenciar genes que no se necesitan, como se había comentado en otro apartado), y no por mutaciones somáticas que cambian las secuencias genéticas originando nuevas variantes. De la misma manera, a medida que el superorganismo se estructure cada vez más, los individuos experimentarán homogenización genética entre ellos. Así que las modificaciones epigenéticas individuales, añadidas a la plasticidad cerebral influidas por el entorno social y la educación, continuarán siendo factores importantes hacia la especialización, la división del trabajo, y una mayor evolución hacia la complejidad.

En la mayoría de los metazoos, sólo una pequeña fracción de las células que componen el organismo se especializa en la reproducción sexual, y lo mismos acontece para las comunidades de insectos eusociales, como las abejas y las hormigas. A diferencia de la mayoría de los metazoos, la reproducción de los superorganismos de insectos sociales sigue siendo autónoma, es decir, es de naturaleza hermafrodita (cada colonia cuenta con ambos sexos), y el dimorfismo sexual no ha aparecido todavía en este nivel de complejidad. La sexualidad se limita a la reina y los zánganos, que simulan el huevo y los espermatozoides en los metazoos. En otras palabras, los hormigueros aun no se diferencian en “hormigueros machos” y “hormigueros hembras”, aunque es probable que la evolución hacia mayor complejidad los lleve a ello.

Sexo en la ciudad 6
Si continuamos con la secuencia lógica de las comunidades humanas en evolución hacia superorganismos, llegamos a una conclusión incómoda: las funciones reproductivas deberán ser finalmente una actividad especializada, limitada sólo a una fracción de los habitantes. La actividad reproductiva deberá desaparecer poco a poco de la mayor parte de la población. En un superorganismo genéticamente homogéneo ya no es necesaria la generación de variabilidad entre los habitantes que lo conforman, aunque sí será aun necesaria para poblar otros hábitats dentro y fuera del planeta Tierra. El humano estándar, el estereotipo ideal, aumentará en proporciones dentro de las grandes ciudades. La transformación de los seres humanos normales en estos modelos, muy probablemente longevos, sanos, atléticos, bien parecidos y sexualmente atractivos, extrovertidos e inteligentes (pero no en extremo), será posible gracias a la edición genética, los avances en la cirugía estética, la ingeniería de tejidos, y otras ayudas tecnológicas. En estas condiciones, la reproducción sexual como medio de barajamiento de genes ya no será muy necesaria y podrá experimentar una relajación evolutiva. Por supuesto, esto no significa el final de la sexualidad humana. ¡Para comenzar jamás permitiríamos que eso sucediera! Pero la sexualidad como mecanismo de reproducción se verá drásticamente reducida.

Sexo en la ciudad 7
¿Hay alguna prueba que apoye la afirmación de que la presión ambiental y social en el mantenimiento de la reproducción sexual en las poblaciones humanas se está relajando? La respuesta es un sí definitivo. Por ejemplo, la aparición de la anticoncepción significó el divorcio de la reproducción y el sexo. Además, la transición demográfica, es decir, la notable disminución en las tasas de natalidad y mortalidad  en aquellas sociedades que pasan de un estado pre-industrial a un sistema económico industrializado se ha demostrado ampliamente, observándose una disminución en el número promedio de hijos por familia en las décadas de la posguerra, sobre todo en los países europeos (Galor y Weil, 2000; Galor, 2005). La calidad de los recuentos de espermatozoides en los hombres en todo el mundo –y por ende la fertilidad masculina— ha disminuido de manera constante desde inicios del siglo pasado, tal como lo sugieren varios estudios (Merzenich y col., 2010), y la orientación sexual hacia la homosexualidad y la diversidad sexual ha aumentado en los países desarrollados después de que se llevaran a cabo los movimientos de liberación gay en los años 60 y 70 (Adler, 2013), sin contar la proliferación de los movimientos feministas con un discurso tendiente a disminuir el dimorfismo sexual. Estas manifestaciones de la reducción de la sexualidad como una simple herramienta para la reproducción, pueden ser producto de la transición de las ciudades de simples comunidades de organismos humanos a verdaderos superorganismos.

Sexo en la ciudad 8
El principal mecanismo por el cual la sexualidad que tiene por objeto la reproducción desaparece en una fracción cada vez más grande de las sociedades humanas, es el relajamiento evolutivo. Hoy en día aun los individuos homosexuales estrictos son capaces de crear progenie mediante tecnologías de reproducción asistida, permitiendo (paradójicamente) la supervivencia de los alelos que no favorecen la reproducción sexual y del mantenimiento del dimorfismo entre sexos. Al continuar esta tendencia la sociedad del futuro se acercará cada vez más a la distopia imaginada por Aldous Huxley en su obra Brave New World (1932), aunque contrario a lo propuesto por esta obra, de una manera natural y no impuesta por los gobiernos.

En resumen, una homogenización de la mayoría de los rasgos físicos en los habitantes de la ciudad del futuro se acompañará de diferenciación y especialización en las actividades laborales, y un aumento de la variabilidad sexual y la androginia. Ciertamente, habremos recorrido un largo camino desde las primeras comunidades sedentarias construidas junto a los ríos hasta las megalópolis del futuro. Sin embargo, el crecimiento de una ciudad puede tener un límite impuesto por restricciones todavía no conocidas, y la acumulación de complejidad en niveles más altos ha aumentado recientemente. Es probable que esta tendencia se vea acrecentada en las próximas décadas.

La globalización y la apertura de los mercados

Volvamos al tema de la inteligencia. Recordemos un poco la comunicación por medio de sustancias químicas en organismos multicelulares simples, la formación de estructuras especializadas para el transporte, y la aparición de los sistemas nerviosos primitivos en forma redes o sincitios. El surgimiento del sistema nervioso en el escenario evolutivo permitió la formación de organismos multicelulares más grandes y complejos, pero la vida tuvo que esperar cientos de millones de años para la verdadera inteligencia avanzada.

Sin duda, el superorganismo global humano todavía se encuentra en una fase evolutiva temprana. Saltamos de la comunicación química, visual y auditiva a las redes eléctricas, como los teléfonos móviles e internet en tan sólo un par de siglos. Pero estas redes siguen siendo sólo eso: redes relativamente simples y aun bastante planas. No observamos en las redes el tipo de complejidad que se encuentra en el sistema nervioso central de los animales superiores, con sofisticados mecanismos de control local y global, o estructuras jerárquicas especializadas. Los cerebros humanos, por ejemplo, son las estructuras más complejas conocidas albergando un número extraordinario de conexiones, organizadas en varios niveles de complejidad (Saver, 2006). El sistema nervioso global de la humanidad se encuentra lejos aún de ese grado de complejidad, sin embargo, podemos observar cómo el superorganismo global comienza a tomar vida propia, y con él, la aparición de nuevos problemas globales.

Globalizacion 1
En los años noventa, en su marcha hacia el superorganismo global, la humanidad se aventuró a la formación de una nueva red de comercio mundial llamada globalización. Los mercados se liberaron y las fronteras comenzaron a desaparecer para las transacciones económicas (Bekaert y col., 2003). Alrededor del mundo, los campesinos comenzaron a colocar sus productos en el mercado mundial y podían saber el precio de venta en todo momento gracias a una conexión a Internet. Comerciantes, empresarios, industriales y financieros de todo el mundo vieron cómo sus operaciones y su búsqueda de socios estratégicos se simplificaban enormemente gracias al correo electrónico. La globalización y la liberalización de los mercados originó fenómenos nunca antes vistos, como el crecimiento económico sin precedentes experimentado por las economías emergentes de Asia, que se dio en llamar "el milagro asiático" (Stiglitz, 1996; Nelson y Pack, 1999). Las nuevas tecnologías y los nuevos métodos económicos utilizados por el superorganismo global prometieron erradicar la pobreza del mundo.

Globalizacion 2
Pero la inestabilidad del naciente supercerebro global, todavía inmaduro, consistente en los seres humanos interconectados con acceso a los datos globales, los portales de Internet actuando como una suerte de “ganglios” o condensaciones neurales, y los mercados liberalizados permitiendo el flujo de energía entre los subsistemas cooperadores (naciones), pronto se hizo evidente. Las explosiones de las burbujas económicas especulativas comenzaron a afectar no sólo a las economías locales, sino que se extendieron epidémicamente de un país a otro. En el mundo globalizado, una recesión provoca una pérdida de confianza que viaja por la red como una onda, sin reconocer fronteras, paralizando las economías y produciendo inflación y desempleo, haciendo imposible el pago de las enormes deudas nacionales. Desde el comienzo de la popularización de Internet hace dos décadas, el mundo ha experimentado varias recesiones de escala regional o global. Estas recesiones, son expresión de una criticalidad auto-organizada actuando a nivel global (Stiglitz, 2000; Ormerod y Heineike, 2009; Imbs, 2010).

Globalizacion 3
No sólo las economías legalmente establecidas se han globalizado, sino también aquellas que son parte del crimen organizado. El narcotráfico internacional y otros grupos criminales se están convirtiendo en poderosas empresas transnacionales que llevan violencia a muchos países (Morselli, 2011). Por otro lado, las diferencias genéticas, culturales y educativas entre las personas dentro y entre poblaciones, han determinado la aparición de individuos que se adaptan muy bien a la era de cambios rápidos de la economía global, lo que les permite aumentar astronómicamente sus fortunas de la noche a la mañana agravando el desequilibrio de la riqueza que, como se ha demostrado, es por sí mismo la causa fundamental de la mayoría de los problemas sociales (Wilkinson y Pickett, 2011). Estos problemas no son nuevos, pero la globalización les ha dado un nuevo impulso.

El superorganismo global

Además de la economía mundial y las enfermedades globales, el supercerebro global ha dado una extraordinaria muestra de su existencia. Quizá no hay mejor prueba de la emergencia de una superconsciencia global como la defensa montada contra los intentos de silenciar al supercerebro. En 2011 el Congreso de EE.UU propuso un proyecto de ley para penalizar aquellas empresas de Internet que infringieran los derechos de autor. A pesar de ser una ley nacional local, afectaba la libertad de la que goza el internet en todo el mundo, por lo que el superorganismo global interpretó SOPA (Stop On-line Piracy Act) como una seria amenaza a su libertad y su existencia, y a través de centros neurales mayores como Google, Wikipedia y otros portales importantes, organizó su autodefensa consistente en una protesta global sin precedentes. Las compañías farmacéuticas, empresas de comunicación, la Motion Picture Association of America y otros partidarios de SOPA, así como los burócratas promotores, fueron objeto de un boicot que incluyó ataques de denegación de servicio y la firma de innumerables peticiones de los votantes estadounidenses y ciudadanos de todos los países del mundo. Otros mecanismos de defensa incluyeron apagones de los portales (blackouts) y una manifestación celebrada en la ciudad de Nueva York (Sell, 2013). Ya no es una cuestión de opinión personal, sino de la respuesta armónica del superorganismo global, que ya cuenta con su propia agenda. No hay necesidad de decir que SOPA nunca vio la luz.

Además del desarrollo de mecanismos de defensa más potentes y sofisticados, es muy probable que el futuro cerebro global poco a poco evolucione para ser capaz de amortiguar y controlar las inestabilidades económicas, adquiriendo resiliencia y disminuyendo el potencial impacto global derivado del desplome de cualquier economía local. También es posible que la nueva inteligencia colectiva emergente ofrezca soluciones creativas para ayudar a minimizar la desigualdad social mundial, el azote de la delincuencia, y otras enfermedades globales.

Superorganismo global 1
El verdadero supercerebro mundial futuro seguirá evolucionando en complejidad hasta controlar automáticamente todas las transacciones entre naciones. En el futuro, cada metrópolis (o estado según el caso) del mundo globalizado se especializará en la producción de uno o unos pocos productos que se exportarán al resto del mundo, aumentando la interdependencia entre las naciones. Como las células, las ciudades serán entidades autónomas con respecto a las actividades simples de mantenimiento, servicio y limpieza, pero al mismo tiempo se verán cada vez más simplificadas a medida que el número de nichos de producción especializada dentro de ellas disminuya. En los sistemas económicos, el supercerebro mundial regulará las cantidades producidas para satisfacer exactamente la demanda, es decir, en tiempo real, pero haciendo proyecciones a largo plazo; controlará o liberará los precios de los productos de acuerdo a la conveniencia de los mercados; hará correcciones encaminadas a evitar las recesiones y la desigualdad extrema entre los ciudadanos; construirá la confianza derivada del conocimiento exacto de los valores de los parámetros económicos en tiempo real y sus estimaciones futuras; y cambiará automáticamente de un modelo de austeridad y enlentecimiento económico a un modelo de inversión agresiva y alto endeudamiento y viceversa, según la conveniencia.

Superorganismo global 3
El enorme Supercerebro global no sólo controlará la economía mundial, sino todo tipo de parámetros. Permitirá la participación activa de los ciudadanos en sus gobiernos en tiempo real, en la gestión de asuntos de diversa índole tal como se comienza a vislumbrar (Lee, 2013), desde el ámbito científico al político —como por ejemplo, sustituirá la democracia representativa por una mucho más participativa que canalice adecuadamente la inteligencia colectiva emergente. A través de diversos tipos de dispositivos portados por las personas y los vehículos e instalados en todo el mundo, como si se tratara de un colosal sistema sensorial, evaluará el clima global, vigilará la salud pública y tomará medidas en caso de epidemias, observará los cielos en busca de asteroides y otras amenazas, y planificará y controlará el tráfico aéreo global, monitorizará las fuentes de agua, controlará el abastecimiento energético de las ciudades, y mucho más. Se encargará de todos los aspectos de la humanidad en los que actualmente consumimos una gran cantidad de inteligencia, tiempo y otros recursos importantes, pero también será capaz de tomar decisiones creativas. Por supuesto, el desarrollo del Supercerebro Global llevará consigo nuevas inestabilidades y externalidades, nuevas enfermedades del superorganismo global, como ocurre con todos los niveles de complejidad.

Superorganismo global 4
Es difícil imaginar el supercerebro global en etapas más avanzadas de evolución, y todas las fantásticas propiedades emergentes que exhibiría. Es posible que desarrolle un tipo de autoconciencia y personalidad que se encuentren muy por encima de nuestra escala humana de espacio y tiempo. No podríamos percibir esa inteligencia superior, o comunicarnos con ella, por lo menos en la misma forma en que nos comunicamos entre nosotros. También es posible que tenga una especie de libre albedrío. Aunque seríamos parte integral (pero pequeña) de la inteligencia global, esta nos trascendería de la misma manera en que nuestro YO trasciende cada una de las neuronas que forman nuestro cerebro.

Quién sabe cuánto tiempo le tomaría a la red evolucionar a un tipo de supermente así, pero una cosa es cierta: un cerebro no tiene sentido sin su interacción con otros cerebros. Para esos tiempos, los seres humanos habremos conquistado otros planetas y hablaremos acerca de comunidades de planetas. Puede ser que para entonces ya hayamos descubierto nuevas formas de comunicación (tal vez más rápidas que la luz, eliminando la restricción del paradigma relativista descrito en Einstein, 1905) y de transporte. No hay que preocuparse demasiado acerca de los problemas técnicos. La planificación y construcción de veloces naves espaciales serán pequeños detalles para el poderoso cerebro terrestre.

Jinetes del apocalipsis
¿Cuándo se detendrá esta tendencia hacia la complejidad? No se detendrá. Si no tenemos éxito, si los seres humanos finalmente terminamos destruyendo nuestro entorno, y con él, a nosotros mismos, y si estuviéramos condenados a la autoaniquilación, tarde o temprano emergerá otra especie. Tal vez los descendientes de algún delfín, murciélago, insecto eusocial, o incluso de alguna humilde y asustadiza lagartija. Es la vida contra la muerte, la creación contra la destrucción, es la exuberante capacidad de los sistemas vivos de expandirse indefinidamente dados el tiempo y los recursos energéticos necesarios, en contra de la destrucción y la aniquilación final: la muerte térmica del universo.

Aliens
Pero de nuevo, es posible que la semilla de la vida ya haya sido plantada en otros mundos, tal vez muchos. Por lo menos en algunos la civilización pudo haber surgido, y con ella, los viajes interplanetarios. El encuentro de dos civilizaciones interplanetarias podría ser un evento catastrófico, o tal vez a causa de su alto desarrollo tecnológico habrían hace tiempo dominado la evolución hacia la complejidad y aprendido a apreciar la vida, y así, prefirieran cooperar e inducir simbiosis. El encuentro de dos mundos inteligentes originaría algo nuevo, con nuevas propiedades emergentes. Pero, ¿quién sabe? ¿Existirá la posibilidad de que tal encuentro ya haya tenido lugar en nuestro mundo y que la sociedad moderna haya surgido con la ayuda de una raza de gigantes viajeros espaciales? No lo sé.

Lo que sí sé es que en algún futuro lejano el universo cobrará vida, después de pasados muchos eones y de haber sembrado de organismos unicelulares, de sociedades complejas y de superorganismos planetarios todos los rincones del cosmos; habrá llegado entonces, y sólo entonces, el tiempo del Superorganismo Universal.

Literatura citada

Adler MA (2013). The ALA Task Force on Gay Liberation: Effecting Change in Naming and Classification of GLBTQ Subjects. Advances in Classification Research Online, 23(1):1-4.

Bamshad MJ, Wooding S, Watkins WS, Ostler CT, Batzer MA y col. (2003). Human population genetic structure and inference of group membership. The American Journal of Human Genetics. 72(3):578-589.

Basu A, Mukherjee N, Roy S, Sengupta S, Banerjee S y col. (2003). Ethnic India: a genomic view, with special reference to peopling and structure. Genome research. 13(10):2277-2290.

Bekaert G, Harvey CR, Lundblad CT (2003). Equity market liberalization in emerging markets. Journal of Financial Research. 26(3):275-299.

Einstein A (1905). On the electrodynamics of moving bodies. Annalen der Physik. 17(891):50.

Galor O (2005). The demographic transition and the emergence of sustained economic growth. Journal of the European Economic Association. 3(2–3):494–504.

Galor O, Weil DN (2000). Population, technology, and growth: From Malthusian stagnation to the demographic transition and beyond. The American Economic Review. 90(4):806–828.

Hartfield M, Keightley PD (2012). Current hypotheses for the evolution of sex and recombination. Integrative Zoology. 7(2):192-209.

He J, Deem MW (2010). Structure and response in the world trade network. Physical review letters. 105(19):198701.

Holsinger KE, Weir BS (2009). Genetics in geographically structured populations: defining, estimating and interpreting FST. Nature Reviews Genetics. 10(9):639-650.

Huxley A. (1998). Brave New World. 1932. London: Vintage.

Imbs J (2010). The first global recession in decades. IMF economic review. 58(2):327-354.

Jiang X, Hu S, Xu Q, Chang Y, Tao S (2013). Relative effects of segregation and recombination on the evolution of sex in finite diploid populations. Heredity. In Print

Kondrashov AS (1988). Deleterious mutations and the evolution of sexual reproduction. Nature. 336:435–440.

Lee N (2013). E-Government and E-Activism. In: Facebook Nation (pp. 115-146). New York: Springer.

Lovelock J (2003). Gaia: the living Earth. Nature. 426(6968): 769-770.

Merzenich H, Zeeb H, Blettner M (2010). Decreasing sperm quality: a global problem?. BMC Public Health. 10(1):24.

Morselli C, Turcotte M, Tenti V (2011). The mobility of criminal groups. Global Crime. 12(3):165-188.

Nelson RR, Pack H (1999). The Asian miracle and modern growth theory. The Economic Journal. 109(457):416-436.

Nicolaou N, Shane S (2010). Entrepreneurship and occupational choice: Genetic and environmental influences. Journal of Economic Behavior & Organization. 76(1):3-14.

Ormerod P, Heineike A (2009). Global recessions as a cascade phenomenon with interacting agents. Journal of Economic Interaction and Coordination. 4(1):15-26.

Saver JL (2006). Time is brain—quantified. Stroke. 37(1):263-266.

Sell SK (2013). Revenge of the “Nerds”: Collective Action against Intellectual Property Maximalism in the Global Information Age. International Studies Review. En Imprenta.

Stiglitz JE (1996). Some lessons from the East Asian miracle. The World Bank research observer. 11(2):151-177.

Wilkinson RG, Pickett K (2011). The spirit level. Bloomsbury Press.






















domingo, 4 de mayo de 2014

RESEARCH: SIGNATURES OF PEOPLING PROCESSES REVEALED THROUGH DIAGRAMS OF SURNAMES FREQUENCIES DISTRIBUTION



Research: Signatures of peopling processes revealed through diagrams of surnames frequencies distribution

Edwin-FranciscoHerrera-Paz. Universidad Católica de Honduras, Campus San Pedro y San Pablo, Faculty of Medicine, San Pedro Sula, Honduras.

ABSTRACT
Since Crow and Mange first described isonymy theory, surnames analysis is a common tool used to assess the structure and dynamics of human populations. Most common surnames in a territory usually represent mainly the descendants of founders, while rare ones may correspond mostly to recent immigrants. Additionally, frequent surnames are of low occurrence while rare ones are much more abundant, with distribution of frequencies following a power-law. Here, a graphical representation of the distribution of frequencies that provides, at a glance, abundant information of the peopling of a territory is presented. Surnames frequencies distribution graphs for several ethnic communities in the republic of Honduras were constructed. Signatures of peopling processes in these graphs are in accordance with known migration patterns.
KEY WORDS

INTRODUCTION

Since the year in which Crow and Mange (1965) described isonymy theory and its utility in determining the genetic structure of a population, it has undergone many refinements. Surnames are inherited in a patrilineal way similar to Y chromosome markers; therefore, surname analysis can be used to explore various features of human populations, becoming a useful complementary tool for genetic studies (Sykes and Irven, 2000; King and Jobling, 2009; Baek et al, 2011). Databases of surnames can be interrogated in order to assess --although in a rough manner-- the genetic structure of a population by estimating the FST statistic, providing information on the historical genetic drift (and thus on the degree of isolation) which is of interest to medical genetics (Dipierri et al., 2014; Mathias et al., 2000) and anthropology (Barrai et al., 2001; Rodriguez-Larralde et al., 2003; Herrera-Paz et al., 2014). Briefly, isonymy calculated as the sum of the squared frequencies of surnames is roughly four times FST. Additionally, frequencies of surnames can be used to determine genetic distances between populations. In countries in which two surnames are used (the first inherited from the father and the second from the mother) more accurate estimates of the proportions of consanguineous marriages can be assessed (Pinto-Cisternas et al., 1985); and it is possible to elucidate endogamous customs and ethnic segregation in admixed populations--through the FIS statistic--, as well as rough proportions of illegitimate children (Herrera-Paz, 2013a).

In any given population most common surnames tend to represent mainly the descendants of founders (Bedoya et al, 2006), while those that are at low frequencies, such as doubletons and sigletons, probably correspond mostly to individuals who immigrated recently, assuming low mutation rate (errors in the registry). Recent founder effects may wipe out a fraction of rare surnames in the same way it reduces the frequency of rare alleles in polymorphic DNA loci (Luikart et al., 1998). On the other hand, studies show that frequent surnames are of low occurrence while rare ones are much more abundant, following a Pareto (power-law) distribution, which is a common feature of many aspects of nature (Bak et al., 1987; Perry 1995; Sole et al., 1997; Brunk, 2002) and society (Manruvka et al., 2010; Manrubia and Zanette, 2002; Adamic and Huberman, 2012), namely the Zipf-Mandelbrot law (Zipf, 1949; Mandelbrot, 1983). This property of the frequencies distribution of surnames (or of any other type of informative elements) is usually represented by scaled graphs, with the X axis as the logarithm of the frequency of surnames, and the Y axis as the logarithm of the fraction of the population (log-log graphs). Models for the surnames frequencies distribution under various conditions have been amply studied (as for instance see Manrubia and Zanette, 2002). 

Although log-log graphs offer an opportunity to explore a universal feature of nature (power-law) through isonymy, from the anthropological and population genetics perspectives it is of more interest to assess certain characteristics of the populations under study, as for example, peopling processes such as immigrations. I present here a modification of the surnames frequencies distribution graph that offers, at a glance, plenty of information about the historical peopling of a populated place. 

Materials and Methods

Lists of surnames were obtained from the electoral organism of the republic of Honduras, updated for the 2009 presidential elections. Several rural and urban populated places from the country were used for this study. Isonymy values and associated parameters for some of these places can be found in Herrera-Paz (2013a; 2013b), and for the whole country up to three administrative levels in Herrera-Paz et al. (2014).

The proportions of surnames from each place were calculated and then plotted on graphs of frequencies distribution of surnames, with points for X axis as the frequencies of surnames. It is important to note that the set of points in the X axis must not be an arbitrarily fixed set of numbers, but instead, each point represents the actual frequency (different from 0) of one or more surnames, avoiding the curve drop to cero. The axis is arranged in descending order, with the highest frequencies to the left and the lowest to the right; therefore, it represents a timeline from the foundation of the population (left end) to the present (right end), under the assumption that most frequent surnames correspond to the founders and the less frequent to newcomers. Y axis simply represents the proportion of the population. 

Finally, the resulting diagrams were interpreted in light of known facts about the peopling history of the communities. 

Results and discussion

I argue here that the curves joining the points in the frequencies distribution graphs so constructed constitute a diagram, reminiscent of the peopling of the places where the X axis represents different historical moments, and peaks (Y axis) represent immigration waves. The beginning (left side) of the graph may correspond to initial peopling. An initial negative slope would be indicative of drift, while a positive one with a high termination (right side) would show very high recent immigration, overshadowing initial peopling process.  

The Garífuna is an afro-descendant ethnic group that arrived to the republic of Honduras, Central America, just over 200 years ago experiencing thereafter a huge population expansion, founding and peopling communities throughout the Caribbean coast in a pattern well studied (Herrera Paz et al., 2008; 2010), spreading linearly eastward and westward from Trujillo, the city of arrival. From Cristales and Río Negro (the first Garífuna communities in continental Honduras located in Trujillo), foundation of Garífuna villages extended to the east until they reached the territory dominated by the Miskito ethnic group (Herrera-Paz and Mejía, 2010), while the development of important Honduran urban centers in the 20th century boosted Garífuna male migrations toward the west direction. Figures 1 and 2 show the frequencies distributions of surnames for 26 Garífuna and two Miskito communities.

Westward Gariguna Migrations

Figure 1. Garífuna communities originated in the westward migrations from Cristales and Río Negro. Arrows show the direction of migration.
 
Garifuna eastward migrations

Figure 2. Garífuna communities originated in the eastward migrations from Cristales and Río Negro. The two communities at the bottom, labeled as Ibans and Palacios, are of Miskito affiliation (not Garífuna). Arrows show the direction of Garífuna migration.
Similar patterns with multiple immigration waves (peaks) can be seen in all four communities. In general (with some exceptions), Garífuna communities show a typical pattern characterized by a high left end with a steep slope, relatively low occurrence of surnames of intermediate frequencies, and an ascending slope terminating in a high point. These may correspond to initial isolation with high genetic drift, together with high recent immigration in most communities. Communities to the west tend to present more peaks (immigration waves) compared to the ones to the east. Additionally, in many places to the east, the beginning point is in a higher position with respect to the ending point, showing drift dominating over immigration. These characteristics are in accordance with actual migrations. 

Some exceptions to the “Garífuna pattern” are notable. Particularly, Plaplaya, the last community toward the east, exhibit a similar pattern to Miskito communities of Ibans and Palacios, with a very low beginning and high ending. Peaceful relations and admixture between both groups in the overlapping territory have been documented (Herrera Paz, 2013a), though, the observed pattern might be due to high admixture. Moreover, Masca (the last community to the west) and Saraguayna, are known for their high level of admixture with Mestizo populations, confirming the “admixed pattern”.  

Interestingly, Iriona Puerto and Iriona Viejo (two twin communities) show similar general patterns between each other, with a single migration wave affecting both short after initial peopling. However, whereas Iriona Viejo shows high drift and isolation, Iriona Puerto’s pattern is in accordance with high recent immigration, with a growing population.  

The municipality of Trinidad, in the western region of Honduras, is composed by a main populated area (Trinidad) and various minor villages, a distribution typical of rural Honduras. Trinidad and its villages, founded by Serfardic Jews, are known for their high isolation and the inbreeding customs of their people (Herrera-Paz, 2013a). Figure 3 shows four populated places from Trinidad including the main population (Trinidad), all displaying a pattern that appears to be typical of isolation, i.e., high beginning and low ending of the curve. In fact, all nine places from this municipality showed the same pattern, with minor variations (data not shown). 
 
Trinidad genetic isolates

Figure 3. Surnames frequencies distribution diagrams of four Honduran genetic isolates


Finally, the “urban pattern” is shown in figure 4. Frequencies distribution graphs of four urban neighborhoods located at the two Honduran main cities were constructed. Although with variable ethnic backgrounds and from different socioeconomic strata, all four share some characteristics in common, probably reflecting the intense urbanization process in Honduras. Urban pattern presents multiple immigration waves with immigration clearly dominating the landscape. 
Urban populations

Figure 4. Surnames frequencies distribution diagrams of four Honduran urban neighborhoods


In summary, peopling processes affects the distribution of surnames frequencies of human populations. Signatures of settlement and subsequent immigration waves can be detected in the form of peaks on graphs where the data is conveniently displayed. However, the reliability of such graphs lies on the assumption that the proportion of a surname is a function of the time lapse since arrival of surname carriers to the territory, as well as on all other assumptions that apply for isonymy studies (Relethford, 1988). 

The work presented here is based on empirical observations in a reduced number of populated places. In order to validate the power of the graphs in assessing peopling processes, studies that include a wide range of populations, as well as simulation models, are needed. 

Literature cited

Adamic LA, Huberman BA. 2002. Zipf law and the Internet. Glottometrics 3:143–150

Baek, S. K., Bernhardsson, S., & Minnhagen, P. (2011). Zipf's law unzipped. New J Phys 13(4):043004


Bak P, Tang C, Wiesenfeld K. 1987. Self-organized criticality: An explanation of the 1/f noise. Phys Rev Lett 59(4):381-384

Barrai I, RodriguezLarralde A, Mamolini E, Manni F, Scapoli C. 2001. Isonymy structure of USA population. Am J Phys Anthropol 114(2):109-123

Bedoya G, Montoya P, García J, Soto I, Bourgeois S, Carvajal L, Labuda D, Alvarez V, Ospina J, Hedrick PW, Ruiz-Linares A. 2006. Admixture dynamics in Hispanics: a shift in the nuclear genetic ancestry of a South American population isolate. P Natl Acad Sci USA 103(19):7234-7239
 
Brunk GG. 2002. Why do societies collapse? A theory based on self-organized criticality. J  Theor Polit 14(2):195-230

Crow JF, Mange AP. 1965. Measurement of inbreeding from the frequency of marriages between persons of the same surname. Biodemography Soc Biol 12(4):199-203

Dipierri J, Rodríguez-Larralde A, Barrai I, Camelo JL, Redomero EG, Rodríguez CA, Alfaro E. 2014. Random inbreeding, isonymy, and population isolates in Argentina. J Community Genet. In Print.

Herrera Paz EF, García LF, Aragon-Nieto I, Paredes M. 2008. Allele frequencies distributions for 13 autosomal STR loci in 3 black Carib (Garifuna) populations of the Honduran Caribbean coasts. Forensic Sci Int Genet 3:e5–e10.

Herrera Paz EF, Matamoros M, Carracedo A. 2010 The Garífuna (Black Carib) people of the Atlantic coasts of Honduras: Population dynamics, structure, and phylogenetic relations inferred from genetic data, migration matrices, and isonymy. Am J Hum Biol 22(1):36–44

Herrera Paz EF, Mejía DA. 2010. Surnames in Gracias a Dios: Population structure and residence patterns in the Honduran Miskito Territory assessed through Isonymy. Document freely available in the internet at: http://lahondurasvaliente.blogspot.com/2010/09/original-research-surnames-in-gracias.html
 
Herrera-Paz EF. 2013a. Estimación del aislamiento e ilegitimidad en 60 comunidades hondureñas mediante el análisis de apellidos. Rev Med Hondur 81(1):18-28

Herrera-Paz EF. 2013b. Apellidos e isonimia en las comunidades garífunas de la costa atlántica de Honduras. Rev Med Inst Mex Seguro Soc 51(2):150-7

Herrera Paz EF, Scapoli C, Mamolini E, Sandri M, Carrieri A, RodriguezLarralde A, Barrai I. 2014. Surnames in Honduras: A Study of the Population of Honduras through Isonymy. Ann Hum Genet78(3):165-177

King TE, Jobling MA. 2009. What's in a name? Y chromosomes, surnames and the genetic genealogy revolution. Trends Genet 25(8):351-360

Luikart G, Allendorf FW, Cornuet JM, Sherwin WB. 1998. Distortion of allele frequency distributions provides a test for recent population bottlenecks. J Hered 89(3):238-247.

Mandelbrot B. 1983. The Fractal Structure of Nature. New York: Freeman

Manrubia SC, Zanette DH. 2002. At the boundary between biological and cultural evolution: The origin of surname distributions. J Theor Biol 216(4):461-477

Maruvka YE, Shnerb NM, Kessler DA. 2010. Universal features of surname distribution in a subsample of a growing population. J Theor Biol 262(2):245-256

Mathias RA, Bickel CA, Beaty TH, Petersen GM, Hetmanski JB, Liang KY, Barnes KC. 2000. A study of contemporary levels and temporal trends in inbreeding in the Tangier Island, Virginia, population using pedigree data and isonymy. Am J Phys Anthropol 112(1):29-38

Perry DA. 1995. Self-organizing systems across scales. Trends Ecol Evol 10(6):241-244

Pinto-Cisternas J, Pineda L, Barrai I. 1985. Estimation of inbreeding by isonymy in Iberoamerican populations: an extension of the method of Crow and Mange. Am J Hum Genet 37(2):373

Relethford JH. 1988. Estimate of kinship and genetic distance from surnames. Hum Biol 60(3):475-492

RodriguezLarralde A, GonzalesMartin A, Scapoli C, Barrai I. 2003. The names of Spain: a study of the isonymy structure of Spain. Am J Phys Anthropol 121(3):280-292

Sykes B, Irven C. 2000. Surnames and the Y chromosome. Am J Hum Genet 66(4):1417-1419

Sole RV, Manrubia SC, Benton M, Bak P. 1997. Self-similarity of extinction statistics in the fossil record. Nature 388(6644):764-767

Zipf GK. 1949. Human behavior and the principle of least effort. Oxford: Addison–Wesley