Texto Eco-terrario MDCN

EL ECO-TERRARIO

LA COMPRENSIÓN DE LO VIVO Y SU CONFIGURACIÓN COMO SISTEMA COMPLEJO

DEPARTAMENTO DE FÍSICA MAESTRÍA EN DOCENCIA DE LAS CIENCIAS NATURALES UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA NACIONAL

EL ECO-TERRARIO LA COMPRENSIÓN DE LO VIVO Y SU CONFIGURACIÓN COMO SISTEMA COMPLEJO

Profesores Steiner Valencia Vargas Ingrid Vera Ospina

Autores: Steiner Valencia Vargas Olga Méndez Núñez Gladys Jiménez Gómez

MAESTRÍA EN DOCENCIA DE LAS CIENCIAS NATURALES UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA NACIONAL

2020

¿Puede un sistema comprenderse a sí mismo? Si esta pregunta se refiere a la mente humana, entonces nos encontramos ante una cuestión clave del pensamiento científico. Y de la filosofía. Y del arte.

Gödel, Escher, Bach. Un Eterno y Grácil Bucle Douglas Hofstadter

EL TODO Y LAS PARTES LO PRIMERO DE TODO... ______________________________________________________ 6 BIFURCACIONES... ___________________________________________________________ 9 ESPECULACIONES... _________________________________________________________ 15 ITINERARIOS... ____________________________________________________________ 18 MIRANDO ADENTRO DISTRAÍDAMENTE ________________________________________________ 23 PRIMERA ESCENA __________________________________________________________________ 24 Presenciales ___________________________________________________________________ 24 SEGUNDA ESCENA __________________________________________________________________ 24 Presenciales ___________________________________________________________________ 24

PENSAR-HACIENDO INTENCIONADAMENTE ______________________________________________ 25 TERCERA ESCENA __________________________________________________________________ 27 Preliminares ___________________________________________________________________ 27 Presenciales ___________________________________________________________________ 27

MIRAR, PENSAR Y HACER COMPLEJAMENTE _____________________________________________ 28 CUARTA ESCENA ___________________________________________________________________ 29 Preliminares ___________________________________________________________________ 29 Presenciales ___________________________________________________________________ 29

…EL COMIENZO DE ALGO _____________________________________________________ 30 PARA DIALOGAR CON OTROS __________________________________________________ 34 TEXTOS DE APOYO __________________________________________________________ 35 FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS DINÁMICOS ___________________________________________ 36 Mauro Montealegre _______________________________________________________________ 36

CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TEORÍA DE LOS SISTEMAS EVOLUTIVOS _____________________________ 48 Ervin Laszlo ______________________________________________________________________ 48

DE MÁQUINAS VIVIENTES Y DE LAS OTRAS ______________________________________________ 57 Humberto Maturana y Francisco Varela ______________________________________________ 57

MATERIALIZACIONES DE LA AUTOPOIESIS ________________________________________________ 63 Humberto Maturana y Francisco Varela ______________________________________________ 63

TRIUNFOS DE LA REALIMENTACIÓN ____________________________________________________ 70 J. Briggs y D. Peat _________________________________________________________________ 70

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LO PRIMERO DE TODO...

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El Eco-Terrario: de la comprensión de lo vivo a su configuración como sistema complejo El pensamiento simple resuelve problemas simples sin problema de pensamiento. El pensamiento complejo no resuelve, en sí mismo, los problemas, pero constituye una ayuda para la estrategia que puede resolverlos…”

Edgar Morin

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N EL TRÁNSITO POR LOS SEMINARIOS La respiración: De soplo vital a problema de conocimiento y el Terrario: Una perspectiva fenomenológica para la comprensión de lo vivo pudimos reconocer y vivenciar diferentes instancias en que el pensamiento cuestiona, problematiza y aproxima explicaciones para la comprensión de los seres vivos.

De la misma manera distinguimos estrategias para abordar aquello que nos genera interrogantes y plantea retos de orden cognoscitivo, pero también existencial como es el fenómeno viviente; también reconocimos niveles de tensión del pensamiento en su empeño por comprender que lo conduce a describir fenómenos, perfeccionar mecanismos e instrumentos de observación, modelizar, formular hipótesis, establecer condiciones experimentales, predecir comportamientos; en últimas, empeñar el espíritu creativo y constructor en la elaboración de explicaciones.

En un primer momento, cuando trabajamos el problema de la respiración nos instalamos en un estado donde la vivencia y el fenómeno se mezclan y confunden al pensamiento, obligándolo a hacer permanente referencia a lo que aparece en los seres como la materialización de principios supraempíricos y se expresa en nuestra experiencia misma de seres vivos. En este estado de tensión donde saber que respiramos no nos permite comprender sus mecanismos, sus condiciones, sus dinámicas y relaciones con el fenómeno viviente, emprendimos nuevas formas de abordar aquello que nos aparece obvio y de lo cual difícilmente podemos abstraernos para elaborar discurso.

En dicho estado se recurre a estrategias de artificialización del mundo experiencial desde las cuales es posible cuestionar las analogías simples y la evidencia de las sensaciones haciéndose partícipe de una actividad de crítica y confrontación, de socialización y rectificación de impresiones primeras que permiten al pensamiento constituir la respiración como fenómeno de estudio. Desde esta perspectiva, la respiración permitió a los participantes del seminario elaborar discurso, formular escenarios experienciales, contrastar sus puntos de vista, artificializar lo que aparecía dado y obvio; es decir, nos permitió involucrarnos en la actividad de hacer de la respiración un objeto de conocimiento. Este proceso de objetivar la respiración puede ser caracterizado en términos de la dialéctica delimitar-distinguir desde la cual se dinamizó y enriqueció la formulación de preguntas y de hipótesis, la enunciación de supuestos, la descripción de elementos y la elaboración de explicaciones. En efecto, delimitar un espacio-tiempo para el estudio -transecta y montaje experimental-, permitió a los participantes distinguir elementos y como tal, centrar la mirada en un universo limitado de condiciones que afectaban la respiración de los organismos seleccionados.

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En un segundo momento y en congruencia con el interés por construir referentes para la comprensión de los seres vivos, constituimos el Terrario en un escenario para plantearnos problemas sobre las dinámicas que hacen de lo vivo un fenómeno de estudio. En este sentido, las preguntas y elaboraciones estuvieron referidas a los mecanismos, las condiciones y relaciones que hacen posible la permanencia y la transformación de los seres vivos, en este caso particular, las plantas.

Desde estas consideraciones, la modelización experimental se configuró como una condición epistemológica que nos aproximó a la comprensión de las dinámicas que estructuraron la biología como disciplina científica. En esta perspectiva, el modelo experimental se constituyó en una instancia de la experiencia que “impone” a la naturaleza condiciones particulares para, interrogándola, comprender la complejidad de su dinámica. Así, por ejemplo, cuando abordamos problemáticas referidas a: ¿Cómo entender la dinámica del agua, el aire, el suelo y la luz en el Terrario?, se elaboraron rutas conceptuales y metodológicas y se acudió al diseño de montajes experimentales y de criterios de observación que permitieran describir las estructuras, los procesos, los mecanismos, las transformaciones, las relaciones y en general, que hicieran posible la comprensión de las dinámicas sistémicas estudiadas.

Desde estas consideraciones, es posible aventurarse a afirmar que participamos de dinámicas de construcción de conocimiento biológico donde el tipo de explicaciones que circulaban y los referentes en los cuales se apoyaban pueden contrastarse con la dinámica científica de la biología del siglo XIX y comienzos del siglo XX, que se corresponden en gran medida con las perspectivas que sobre lo vivo circulan en los contextos escolares y en las que su comprensión se articula al análisis de las relaciones estructura-función que las analoga al funcionamiento armónico de una máquina. Este interés, centrado en las relaciones parte-función que dan cuenta de un todo, hacen que para conocer el ser vivo nos remitamos a la descripción de las grandes funciones, a la caracterización de las estructuras donde ellas se llevan a cabo, como estrategia desde la cual se asume la explicación de su funcionamiento como un todo y en la cual cobra significado la pregunta por los mecanismos, el problema de los recorridos y el transporte y producción de sustancias. Sin desconocer la importancia que este tipo de aproximaciones tiene sobre lo vivo, pues está demostrada su eficacia en ámbitos del desarrollo científico y tecnológico aplicadas a la medicina y a la biotecnología, consideramos que ellas se agotan frente a la necesidad de configurar explicaciones en aspectos tales como: ¿Qué relaciones explican el devenir y la permanencia de los seres vivos en el tiempo? ¿Qué relaciones hacen posible la distinción y cohesión de componentes, procesos y dinámicas que configuran lo vivo como una unidad? ¿Qué principios epistemológicos y metodológicos permiten superar la dicotomía todo-parte en el ser vivo para abordarlo como una dinámica en donde el todo es más y al mismo tiempo menos que la suma de las partes? ¿Desde qué condiciones teóricoexperimentales podemos comprender la dialéctica ser vivo-entorno? Y por último, ¿Qué criterios nos permiten elaborar una representación de lo vivo como un sistema complejo?

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BIFURCACIONES...

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LA FILOSOFÍA INDÍGENA En nuestros pueblos lo que había era filósofos.

Indígena de Coyaima-Tolima

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ON YA NUMEROSAS las voces que se levantan a la defensa, al redescubrimiento y recuperación de la sabiduría y los conocimientos acumulados por los indígenas.

Por milenios, ellos han vivido en los bosques de América humanizándolos sin destruirlos. Su ciencia médica ha acumulado un incalculado volumen de conocimientos sobre las propiedades curativas de innumerables plantas, animales, regiones geográficas, ríos, arcillas, cantos, rituales. Un profundo conocimiento de los ritmos de la naturaleza les ha permitido aprovechar al máximo los recursos naturales sin llegar a deteriorarlos.

Hubo en el pasado precolombino en estas tierras, un intenso y milenario poblamiento que fue realizado racionalmente, aplicando técnicas apropiadas para adecuar las tierras al cultivo: en las regiones inundables canales para regular las aguas sin perder el fértil limo que ellas arrastran y sin destruir el ritmo de su circulación ni los ciclos de los peces que los habitan; cultivos en terrazas en las laderas para evitar la erosión; apertura de huertas temporales en la selva que permiten la conservación del bosque en lugar de correr sus límites destruyéndolo.

Pero la enseñanza más grande y valiosa que podemos recibir de los indígenas no está simplemente en ese incalculado volumen de conocimientos sobre el mundo natural que ellos a través de milenios han descubierto y acumulado. O en la belleza poética de sus historias y mitos. Es insospechadamente importante conocer su sistema de pensamiento, sus filosofías, pues es sobre la base de esos sistemas de pensamiento que ellos han llegado a acumular ordenadamente su saber y han podido habitar sus tierras ancestrales sin destruir el equilibrio ecológico.

Para los indígenas mismos hay una jerarquía de los pensamientos dentro de la cual el pensamiento abstracto es lo fundamental. Primero están las historias sobre el origen, la forma y las sustancias de las que está hecho el universo. Sobre la base de esas ideas se regulan las relaciones del individuo y la comunidad con lo biológico, con los procesos y actividades vitales humanas que afectan el mundo natural: el nacimiento, la alimentación, la cacería, la agricultura, la pesca, etc. Así en sus historias del origen fundan su pensamiento ético: encontrar el equilibrio posible entre el universo y su entorno ecológico.

Es una idea fundamental de las filosofías indígenas pensar que todo en el universo debe estar en equilibrio para el indígena buscar y conservar el equilibrio es la razón de la existencia. El equilibrio es algo que siempre puede perderse, e incluso tiende a desaparecer si el hombre no actúa para evitarlo.

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Y el mundo tiende al desorden, especialmente por la actividad humana: el hombre es agresivo e inclinado a la destrucción, el hombre produce desperdicios, basura. ¿Pero en qué consiste ese equilibrio? ¿Qué es lo que tiende a destruirse? ¿Por qué se dice que el hombre al desperdiciar atenta contra el equilibrio universal? Para responder debemos tener en cuenta otra de las ideas primordiales de la filosofía indígena: el concepto de Energía o Espíritu siempre en movimiento. La idea de que el universo todo es Energía que fluye. Es esa energía la que tiende a desaparecer. La misión sagrada de los indígenas es lograr que la cantidad de energía o espíritu del universo se mantenga constante. Cuando esa energía se desperdicia empieza a destruirse el equilibrio y la vida. Por ejemplo, un hombre al cazar un animal merma la cantidad de espíritu o energía de la selva, por eso debe comerlo para que al convertirlo en alimento esa energía vuelva d nuevo a circular.

Y en esta idea hay implícitas otras: que todo ser tiene una porción de la energía o espíritu universal, y que esa porción de energía puede mermarse o ser arrebatada por otro ser. El bienestar o la salud y el malestar o la enfermedad dependen de la cantidad de energía o porción de espíritu que tenga un cuerpo comparada con la que necesita.

Si en un cuerpo hay menos energía de la que requiere o también su hay más, entonces el cuerpo se enferma. Además, la cantidad de energía o espíritu que requiere un cuerpo varía según la edad, el sexo y el estado de ese cuerpo. Un niño no precisa de la misma cantidad que un aciano o que una mujer embarazada, ni tampoco del mismo tipo de energía.

La Energía Universal se manifiesta de dos modos contrarios: el frío y el calor. Ella fluye a través de los seres y cosas del universo como frío o calor. Hay seres, cosas, lugares, que son más fríos y hay otros que son más calientes. Cuando un hombre enferma es porque su energía ha sido mermada por la influencia de otro ser, se dice entonces que le ha entrado “un frío” o que le han quitado su calor. O bien, si es el caso que tiene un fuego que le ha entrado “un calor”.

Estas son ideas básicas comunes a todos los sistemas de pensamiento indígena. Es notorio el hecho de que esas ideas se relacionan por oposición, pero a la vez por interdependencia. Se oponen, pero se complementan: A la necesidad de equilibrio se opone la tendencia al desorden; a mí energía se le opone otra que pueda arrebatármela; al frío el calor. Es un sistema fundamentalmente dinámico. Un indígena decía que cada frío tiene su calor y cada calor su frío. Son opuestos que se necesitan y se complementan.

Otro rasgo del pensamiento indígena es la percepción de lo sagrado, sentimiento del cual tenemos mucho que aprender. Para el indígena la búsqueda del equilibrio adquiere una dimensión universal porque es una misión divina: La naturaleza es sagrada porque en ella están presentes sus dioses y antepasados. Visión que Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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contrasta con nuestro mundo desacralizado bajo la cruz de la razón y la moral del pecado, de la ganancia y la pérdida, que marcha cada vez más vertiginosamente a la destrucción. Entre nosotros el sentido de la trascendencia se ha desdibujado en el tosco anhelo de ganar. Si intentamos mirar el universo desde la visión sagrada del indígena, tal vez logremos recordar que en cada elemento y en cada fenómeno de la naturaleza fluyen fuerzas poderosas pero inestables y delicados equilibrios fácilmente alterables.

Y que así como para las culturas indígenas el paisaje está poblado de señas e indicios de sus antepasados, lleno de símbolos y mensajes que los identifican y les enseñan un destino y una ética, así también vamos dejando escrito en el paisaje de nuestras ciudades y campos lo que somos y lo que esperamos seguir siendo. Tratar de mirar el mundo de otros hombres, que aunque no son demasiado lejanos son muchos más antiguos –casi intemporales- quizás nos ayude a imaginar un mundo mejor, más digno.

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LAS TEORÍAS DEL CAOS* Jorge Wagensberg

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L CAOS SE MENCIONA en los primeros versículos de casi todos los textos sagrados, a la hora del obligado comentario sobre la creación del mundo. En efecto, el gran mérito de la divinidad está justamente en estimular el tránsito desde el caos (entendido como un desorden sin sentido) hasta la realidad que vemos: una naturaleza llena de plantas, animales y personas, curiosas criaturas estas últimas, por cierto, capaces de maravillarse por la armonía universal. Durante siglos, el pensamiento de filósofos y científicos ha considerado al caos el adversario a batir. Cada nueva ley de la naturaleza hacia retroceder el caos, toda regla moral lo era contra el caos, incluso el parlamento, cuando legisla, lo hace para ahuyentar el caos. Hoy se entiende por caos una disciplina científica dedicada, justamente, a la comprensión de la complejidad del mundo, sus procesos creadores e innovadores.

Ahora no se trata, como en la antigüedad, de describir el desorden que solo un dios podía romper, sino de sustituir, en todo caso, el papel de éste. La ciencia ha cambiado muy rápidamente sus esquemas conceptuales. Hubo un tiempo en el que la física solo manejaba leyes deterministas que ignoraban totalmente la contingencia.

Luego pactó con el azar. Incluso llegó a burlarse del azar porque, tras definir el concepto de probabilidad, la ciencia consiguió volver a dominarlo con ecuaciones tan deterministas como antes. Pero hoy el pacto ha ido mucho más lejos. Las ecuaciones de la teoría del caos todavía son deterministas. Sin embargo, el salto consiste en que, sencillamente, ahora reconocemos el derecho de la naturaleza a su ración de contingencia. En las situaciones y procesos caóticos, el azar, las fluctuaciones, o como se quiera llamar a esa ración de mínima contingencia, pueden arrastrar un sistema hacia estados totalmente imprevisibles y ser justamente ellas las que se erigen en protagonistas y deciden el futuro. Muchas esperanzas del pensamiento humano dependen hoy del caos. Lo que empezó como una curiosidad matemática de la no linealidad, que luego recogieron los físicos preocupados por la termodinámica de sistemas de no equilibrio, se ha generalizado ahora a cualquier ámbito de la creatividad y la innovación, desde la física del aire hasta el mismísimo arte.

En ciencia lo primer es tener una idea nueva, luego hay que darse cuenta de su trascendencia y, por fin, queda lo más difícil: convencer a los demás. El reto tradicional ha sido tratar de comprender lo invisible por pequeño y lo invisible por grande. En ambos campos ha habido éxitos espectaculares. Las ideas han surgido, han progresado y han triunfado, aunque todavía sean muchos los desafíos. Sin embargo, la gran cuestión de lo invisible por complejo avanza mucho menos.

Sabemos cómo pasar de un cristal de cuarzo a su estructura molecular. Sabemos pasar del cielo estrellado actual a pocos instantes después del big bang. Pero ¿cómo se pasa de una bacteria procariota a Shakespeare? ¿Cómo comprender los mecanismos de la selección natural? En los últimos años han emergido muchas * Tomado de: BRIGGS, J. y PEAT, D. 1999. Las siete leyes del caos. Grijalbo: Barcelona

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teorías con la ilusión de comprender la complejidad del mundo. Ninguna ha llegado tan lejos como el caos. La ilusión de que una mínima variación de las condiciones iniciales pueda decidir dramáticamente el futuro del sistema seduce a observadores y pensadores. El hecho de que la capacidad de cálculo abra cada día una nueva ventana atrae a investigadores y técnicos. El artista no tiene por qué ser científico en su estudio, ni el ciudadano tiene por qué serlo en la vida de cada día. Pero es una opción para muchos artistas y ciudadanos. El caos es hoy, sobre todo, un gran paradigma de la ciencia moderna y, como todos los grandes paradigmas, es también una gran ilusión.

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ESPECULACIONES...

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El Eco-Terrario: de la comprensión de lo vivo a su configuración como sistema complejo Cuando nos asomamos a entender el mundo físico, biológico, cultural en el que nos encontramos, es a nosotros mismos con quienes contamos.

Edgar Morin

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A IDEA DE UN ESPÍRITU O ENERGÍA SIEMPRE EN MOVIMIENTO, la concepción de que en el universo la energía fluye y tiende a desaparecer, el interés por conservar-comprender el equilibrio-desequilibrio universal y la necesidad de vincular la experiencia humana al devenir cósmico, son ideas recurrentes tanto en las preocupaciones de las filosofías indígenas, como en los retos que a la especie humana le plantea la encrucijada evolutiva a la que asiste y para los cuales el conocimiento contemporáneo debe hallar una respuesta.

Es claro que dicha respuesta sólo puede ser hallada en la medida en que el conocimiento contemporáneo se haga consciente de su indecibilidad, es decir de su carácter multidimensional y no totalitario, teórico y no doctrinario y de su posibilidad de estar abierto a la incertidumbre y trascendencia.

De lo contrario continuaremos ensalzando la actividad reduccionista del pensamiento, la fragmentación de los saberes y el privilegio de modelos de selección-disyunción, que desplazan perspectivas filosóficas como la de los indígenas y las relegan a la condición de mito y leyenda, a pesar de que ellas han demostrado ser una experiencia sinérgica de relación con la naturaleza.

Con esto no estamos anunciando la necesidad de retornar a filosofías primeras, sino la posibilidad de actualizar y reconfigurar las relaciones hombre-naturaleza para hacer del vivir del hombre contemporáneo algo cualitativamente diferente y responder así a la viabilidad de su permanencia en el universo.

Cabe mencionar que la asunción de estos retos y disyuntivas ha llevado a ciertas posturas de la ciencia contemporánea, desde desarrollos como la teoría del caos, los sistemas dinámicos, las termodinámicas del no-equilibrio, entre otras, a construir una heurística positiva que permite la emergencia de un pensamiento capaz de transitar hacia nuevas y creativas formas de comprender los fenómenos naturales.

Así por ejemplo, Erwin Laszlo, Edgar Morin, Niklas Luhmann, Ilya Prigogine, Murray Gell-Mann, John Briggs, David Peat, entre otros, modifican radicalmente las concepciones de equilibrio y prescripción de las teorías científicas y el carácter determinista de sus leyes. Las leyes concebidas desde este contexto no determinan unívocamente la dinámica de los sistemas naturales o sociales; por el contrario, establecen conjuntos de posibilidades dentro de las cuales los procesos sociales, culturales y biológicos se despliegan garantizando o no su permanencia en el tiempo.

Igualmente, subrayan la gran responsabilidad que compete a los sistemas inteligentes Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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en la orientación de las respuestas que los conflictos y encrucijadas derivados de la evolución nos plantean en los actuales tiempos y las cuales habrán de encauzar las dinámicas del planeta como un todo en los tiempos futuros.

La noción de sistema que se configura desde estos nuevos tránsitos de la ciencia, hacen de ella una herramienta conceptual que le permite al sujeto aproximarse a diferentes fenómenos y construir desde ellos nuevas realidades que trascienden la idea de fenómeno biológico, químico o físico, para proponer nuevos objetos de conocimiento y como tal, nuevos saberes para su estudio. En dicha noción juegan un papel importante descripciones que recuperan la historicidad del fenómeno, sus procesos no-lineales, su acontecer multicausal, sus ciclos de realimentación, así como las relaciones entre procesos y condiciones que configuran la dinámica de su devenir.

Igualmente, en la noción de sistema se vinculan nuevas maneras de abordar los objetos de conocimiento, que no se prescriben a priori, sino que se configuran en la medida en que el sujeto despliega su actividad de construcción de conocimiento y articula sus interrogantes y necesidades explicativas.

Desde esta perspectiva, emergen renovadas formas de estudiar lo vivo. Ya no es posible pensarlo como una estructura aislada en el vacío, ni como una sumatoria de funciones que está inserta en la naturaleza y con la cual establece relaciones variadas, ya que la descripción de sus componentes o de sus procesos no agotan la comprensión de la complejidad de su dinámica. Por tanto, se hace necesario reconstruir las preguntas que interrogan por él, redefinir la mirada desde la cual lo configuramos como objeto y como tal construir una perspectiva en donde la díada todo-parte, articule las comprensiones de su devenir. Es decir, es necesario instalar el pensamiento en un lugar desde el cual pueda pensarse así mismo para desde ahí definir los criterios desde los cuales se observa, describe y explica.

En congruencia con lo anterior, desaparece la escisión entre ser y entorno, lo que va más allá de una continuidad aparente. Estamos obligados a considerar el ser vivo como una organización que tiene sentido más allá de un cuerpo y se hace posible a partir de las interacciones ser vivo-entorno; el ser entonces ya no es un concepto por abstracción de su entorno y se hace perentorio inaugurar la categoría de ecosistema, entendida como el tipo de relaciones de constitución, de especificidad, entre otras, que configuran una entidad viviente y diferentes niveles de organización biológica. Como tal no podemos sustraer al ser vivo para estudiarlo y conceptualizarlo fuera de su espacio, pues nos estaríamos perdiendo la comprensión de la pluralidad de relaciones que lo hacen posible. De esta manera, la noción misma de ser vivo pierde su sentido en tanto que se desplaza el estudio de sus partes y la descripción de sus funciones, por el análisis de las relaciones que lo han hecho posible. Es decir, nos vemos abocados a comprender los procesos que configuran su emergencia, su permanencia y su transformación en el tiempo.

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ITINERARIOS...

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na ilustración asombrosamente bella, y al mismo tiempo perturbadoramente grotesca, del "ojo" ciclónico de una Jerarquía Enredada, es lo que nos ofrece Escher en su Galería de Grabados. Vemos allí una galería de cuadros, donde un joven de pie observa la pintura de un barco anclado en el puerto de una pequeña ciudad que quizá sea maltesa al juzgar por la arquitectura, en la que se destacan torrecillas, algún que otro domo y chatos techos de piedra, sobre uno de los cuales se ve a un niño sentado, descansando del calor, mientras dos pisos más abajo una mujer -quizá su madre- está asomada a una ventana de la construcción, la cual está situada directamente encima de la galería de cuadros donde un joven de pie observa la pintura de un barco anclado en el puerto de una pequeña ciudad que quizá sea malteza...

D. Hofstadter Gödel, Escher, Bach Un Eterno y Grácil Bucle

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El Eco-Terrario: de la comprensión de lo vivo a su configuración como sistema complejo La acción es estrategia. La palabra estrategia no designa programa predeterminado que baste aplicar nevariatur en el tiempo. La estrategia permite, a partir de una decisión inicial, imaginar un cierto número de escenarios para la acción, escenarios que podrán ser modificados según las informaciones que nos lleguen en el curso de la acción y según los elementos aleatorios que sobrevendrán y perturbarán la acción.

Edgar Morin

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N LOS SEMINARIOS La respiración: de soplo vital a problema de conocimiento y El Terrario: una perspectiva fenomenológica para la comprensión de lo vivo, se pusieron en juego dos condiciones epistemológicas que orientaron su desarrollo: La artificialización del mundo experiencial y la modelización experimental. Desde estas dos condiciones se mostró la importancia de cuestionar la experiencia básica para la construcción de objetos de conocimiento y definir estrategias que permitieran establecer un conjunto de variables, de relaciones y de principios básicos para los procesos de sistematización teórica de los fenómenos estudiados.

En la necesidad de hacer del tercer seminario un espacio para discutir ciertos programas de investigación científica que plantean grandes retos a la sociedad contemporánea, el seminario El Eco-Terrario: La comprensión de lo vivo y su configuración como sistema complejo recupera estas dos condiciones y las conjuga con la apertura y reflexividad teórica como posibilidades epistemológicas que permiten comprender el conocimiento contemporáneo como una síntesis humana de la experiencia científica. Igualmente, vincula la noción de sistema en su visión contemporánea que supera la creencia según la cual de la comprensión de los componentes aislados de un fenómeno, es posible deducir las propiedades del todo sin considerar las interacciones entre las partes.

Así, en el análisis de los sistemas, aspectos como la amplificación de las influencias sutiles en un proceso, su no linealidad, la multicausalidad de un determinado efecto, aparecen como requerimientos teóricos y metodológicos para abordar y comprender los fenómenos naturales y sociales. Desde esta perspectiva, comprender la dinámica de un fenómeno en sus múltiples interrelaciones con otros convoca la emergencia de un pensamiento complejo. Finalmente, consideramos que desde las nociones de apertura, reflexividad y sistema, es posible reconocer los límites del pensamiento científico, el carácter limitado y suplementario de las teorías y la imposibilidad de atrapar el mundo en el discurso.

Del Terrario al Eco-Terrario Un aspecto importante que puede recogerse de las miradas clásicas tiene que ver con el estatuto que la descripción de las partes juega en la comprensión de los fenómenos naturales. En el segundo seminario tales descripciones nos permitieron evidenciar la existencia de componentes como el agua, el aire, el suelo, la planta desde los cuales se configuró la categoría de Terrario. Desde esta categoría espacio-temporalizamos una Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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serie finita de componentes que constituyeron una ontología de primer orden, en donde la caracterización de estructuras, la descripción de formas, el reconocimiento de una actividad en lugares determinados llevó a recuperar imágenes como las de transporte, distribución, transformación y absorción de sustancias, desde los cuales se explicaron las dinámicas que acontecían en el terrario.

En esta descripción que denominamos clásica, el pensamiento procede dentro de una estrategia de selección-disyunción que, al centrar la atención en la parte, no solo desdibuja el todo que la hace posible, sino que no involucra las condiciones, las retroacciones, los requerimientos y los procesos que mantienen la planta como un todo. Sin embargo, para un espíritu que desea comprender, para un espíritu que busca trascender la obviedad que las imágenes mecánicas le ofrecen y la evidencia que los conocimientos simples le reportan, se hace inaplazable cuestionar esta condición y acceder a un nivel de comprensión en el que el todo y las partes no tiene una mera relación de mutua constitución. Esto es, el todo es al mismo tiempo más y menos que la sumatoria de las partes. Tal exigencia plantea al pensamiento y a la experiencia la necesidad de reformular las preguntas, las aseveraciones y las seguridades primarias, como estrategia para "ver" de otra manera los objetos que hemos hecho familiares.

Estamos hablando de la necesidad de construir una ontología de segundo orden que nos permita pensar el Terrario desde una mirada ecosistémica, es decir en términos de la multiplicidad de relaciones y la diversidad de procesos, de retroacciones, de fagias y autofagias, de equilibrios y desequilibrios, de órdenes y desordenes desde los cuales es posible que hablemos de un Eco-Terrario.

En el Eco-Terrario un componente puede ser producto y al mismo tiempo productor.

Tales eventos son posibles por el carácter autónomo del sistema en el que a partir de componentes simples como azúcares, ácidos grasos y aminoácidos, se configuran componentes complejos como carbohidratos, grasas y proteínas, que de acuerdo con las necesidades del organismo, entidades complejas como éstas pueden degradarse para dar origen a componentes simples; en este sentido, el organismo está en una dinámica de renovación constante que se explica desde la emergencia de ciclos catalíticos, y que configuran estados de orden-desorden de complejidad creciente.

Desde tales estados podemos hablar del ser vivo como entorno organizado.

En el Eco-Terrario el todo se regula para garantizar el funcionamiento de las partes y las partes se adecuan dentro de la armonía del todo en una dinámica que involucra las amenazas del entorno a las dinámicas del sistema. El organismo como entorno organizado, configura un límite para diferenciarse del medio y la plasticidad del límite que configura, le permite responder a las alteraciones y exigencias ambientales modificando y/o poniendo a prueba su estructura, pero siempre tratando de conservar su organización; es decir, su autonomía e identidad como sistema abierto. Tal plasticidad, que permite al organismo transitar entre estados de desequilibrio, es posible explicarla desde los procesos de autorregulación.

Por último, en el Eco-Terrario los componentes sufren transformaciones y generan Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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flujos energéticos que garantizan que el sistema viviente se mantenga en desequilibrio. El Eco-Terrario es un sistema abierto alejado del equilibrio que aumenta sus niveles de complejidad a través de los flujos de materia y energía que establece con su entorno. En el sistema tales flujos se materializan en el transporte de componentes químicos, luz solar, alimento, calor, que configuran dinámicas energéticas que lo conectan con el entorno circundante y desde las cuales es posible hablar de él como un sistema complejo. Así, en la intención por comprender los procesos y dinámicas que permiten configurar el Eco-Terrario como un sistema complejo, proponemos su estudio desde los ciclos catalíticos, las dinámicas energéticas o los procesos de autorregulación. Desde estos elementos es posible configurar rutas explicativas, en torno a la pregunta ¿Cuál es la dinámica del agua en un ecosistema como Páramo, Selva Amazónica, Bosque Andina o Manglar?

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MIRANDO ADENTRO DISTRAÍDAMENTE

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El Eco-Terrario: de la comprensión de lo vivo a su configuración como sistema complejo No podemos sondear lo invisible con nuestros ojos, que no ven ni lo demasiado pequeño ni lo demasiado grande, ni lo que está demasiado cerca ni lo que esta demasiado lejos. ¡Cuántas cosas descubrimos con unos órganos mejores! Es un programa en materia de lamentaciones, pero sobre todo una definición de la distancia y de la resolución de la mirada. Ver supone un observador inmóvil, visitar exige que percibamos mientras nos movemos.

Michel Serres

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N EL SEMINARIO El Terrario: una perspectiva fenomenológica para la comprensión de lo vivo, el terrario fue un referente para la elaboración de modelos teórico-experimentales y para la formulación de explicaciones acerca de las dinámicas del agua, la luz, el suelo y el aire. Ahora, nos acercamos de nuevo al Terrario, actualizando los problemas que nos plantea la comprensión de un sistema viviente, pero ubicados desde el escenario que nos provee la pregunta ¿Cuál es la dinámica del agua en un ecosistema como Páramo, Bosque Andino, Selva Amazónica y Manglar?

Actualizar el problema, significa complejizar las relaciones, las funciones, los mecanismos que describen el Terrario desde otro nivel de la experiencia: La experiencia discursiva. Así, son las propias explicaciones las que constituyen el sustrato para volver al terrario apoyados en principios metodológicos como la autorregulación, las dinámicas energéticas y/o los ciclos biogeoquímicos que exigen al pensamiento un esfuerzo por comprender las dinámicas que acontecen en el EcoTerrario.

PRIMERA ESCENA Presenciales •

Salida de campo Páramo de Chingaza. (Aplazada)

SEGUNDA ESCENA Presenciales •

Presentación Módulo

•

Presentación película: Génesis

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PENSAR-HACIENDO INTENCIONADAMENTE

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El Eco-Terrario: de la comprensión de lo vivo a su configuración como sistema complejo No es el conocimiento, sino el conocimiento del conocimiento lo que obliga. No es la bomba lo que determina el que la hagamos explotar o no. Esto, corrientemente, se ignora o se quiere desconocer para evitar la responsabilidad que nos cabe en todos nuestros actos cotidianos, ya que todos nuestros actos, sin excepción, contribuyen a formar el mundo en que existimos y que validamos, precisamente, a través de ellos, en un proceso que configura nuestro devenir. Ciegos ante esta trascendencia de nuestros actos pretendemos que el mundo tiene un devenir independiente de nosotros que justifica nuestra irresponsabilidad en ellos, y confundimos la imagen que buscamos proyectar, el papel que representamos, con el ser que verdaderamente construimos en nuestro diario vivir.

Humberto Maturana y Francisco Varela.

E

L ECO-TERRARIO COMO ESCENARIO PARA LA COMPRENSIÓN de los sistemas biológicos plantea múltiples encrucijadas al pensamiento y a la forma como nos posicionamos frente a dichos sistemas para comprender su complejidad.

Una primera mirada que hacemos de él, una mirada distraída nos revela un mundo donde tienen lugar, simultáneamente, millares de reacciones químicas que permiten la vida, transformando materia, sintetizando, constituyendo y eliminando productos de desecho.

En esa incesante actividad metabólica nos situamos en perspectivas diversas, desde aquellas que reducen las estructuras vivas a sus componentes, que exploran la diversidad de mecanismos químicos, el entramado de reacciones, la activación e inhibición de la función catalítica, en fin, todo un mundo del detalle y de lo específico; hasta perspectivas que sitúan al organismo no sólo como unidad operante en su dinámica interna, sino también en su circunstancia, en el entorno o contexto con el que su operar lo conecta, situación que no es sencilla, porque su génesis y su historia nunca nos es directamente visible. (Maturana H. y Varela F.: 1996.)

Explicar los seres vivos, como seres que se ajustan a circunstancias internas y externas, implica poner en juego ideas como las de autorregulación, autonomía u organización, que nos sitúan en otro plano de la física, de la química y de la biología, e incluso de la antropología; en el plano de lo inacabado e incompleto de todo conocimiento y a la vez en lo transdisciplinario.

Desde el reconocimiento de estas condiciones nos planteamos preguntas como: ¿Qué supuestos epistemológicos y experimentales nos permiten comprender una dinámica de la cual somos su emergencia en la condición de sistemas vivientes? ¿Qué tipo de modelo explicativo podemos articular con la idea de sistema complejo? ¿Qué perspectivas e imágenes de mundo, realidad, objeto de conocimiento y sujeto cognoscente se afianzan desde un modelo sistémico?

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TERCERA ESCENA Preliminares •

Definición de los criterios y los principios metodológicos que orientarán la ruta de trabajo.

Presenciales •

Socialización Ruta de Trabajo.

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MIRAR, PENSAR Y HACER COMPLEJAMENTE

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El Eco-Terrario: de la comprensión de lo vivo a su configuración como sistema complejo La naturaleza global, el planeta tierra en su totalidad, espacio de interacciones recíprocas y cruzadas entre sus elementos locales y sus subconjuntos gigantes, océanos, desiertos, atmósfera y reservas de hielo, es el nuevo correlato de esas nuevas placas de hombres, espacios de interrelaciones recíprocas cruzadas entre los individuos y los subgrupos, sus instrumentos, sus objetos-mundo y sus saberes, agrupaciones que poco a poco pierden sus relaciones con el lugar, la localidad, la vecindad o la proximidad. El ser- ahí se hace raro.

Michel Serres

C

ONCEBIR EL ECO-TERRARIO COMO UN SISTEMA COMPLEJO demanda un cambio en las formas de mirar, de pensar y de hacer del sujeto que conoce. Se requiere un pensamiento capaz de dialogar, de negociar con lo real. Mientras el pensamiento simplificador desintegra, el nuevo pensamiento integra y conjuga los modos simplificadores de pensar; rechaza las consecuencias mutilantes, reduccionistas y unidimensionales; aspira a un conocimiento multidimensional, que articule los dominios disciplinarios quebrados por el pensamiento disgregador; y se configure desde la tensión permanente entre la aspiración a un saber no acabado, no parcelado, no reduccionista y el reconocimiento de lo inacabado e incompleto de todo conocimiento.

CUARTA ESCENA Preliminares •

Profundización en los principios teórico-metodológicos para el desarrollo de las rutas de trabajo.

Presenciales •

Socialización de los desarrollos alcanzados.

•

Taller el Eco-Terrario un modelo armable.

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…EL COMIENZO DE ALGO

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L

A HUMANIDAD* SE ACERCA DE PRISA A UN PUNTO DE BIFURCACIÓN. Durante este siglo, los supuestos reduccionistas llevaron a los científicos a las honduras del átomo, donde liberaron las pavorosas fuerzas nucleares que podrían ser nuestra condena. Sin embargo, la exploración del reduccionismo en el corazón del átomo también liberó importantes intuiciones en los límites del reduccionismo. Las paradojas de la teoría cuántica revelaron a los científicos la misteriosa "totalidad cuántica", cuyas vastas implicaciones apenas se empiezan a explorar. Pero la mayoría de los físicos, entretanto, llevan a cabo el programa reduccionista como si nada hubiera cambiado. Construyen aceleradores cada vez más grandes y poderosos buscando los ladrillos de la naturaleza: quarks, gluones y la potencial fuerza primordial que generó el universo.

En la biología molecular, el enfoque reduccionista de dividir la realidad en partes constitutivas y ensamblarla según nuestras necesidades y caprichos conduce ahora a una revolución biotecnológica. Con los recientes descubrimientos genéticos, los científicos están llegando rápidamente a la posibilidad de rediseñar los organismos existentes para crear otros nuevos, introduciendo la perspectiva que un día transformará el planeta en un hábitat poblado por nuestras propias criaturas.

Alentados por nuestros conocimientos genéticos, tal vez pronto sintamos la tentación de intervenir en nuestra propia evolución.

La naturaleza controlada por el pensamiento humano es la esencia del sueño reduccionista. Es un sueño que persiste a pesar de sus evidentes fracasos. La orientación que trata cada sistema como mecánico, constituido por partes y aislado de otros sistemas, ha generado una tecnología tan poderosa que domina el mundo. Pero un subproducto directo de esa tecnología es la distorsión del ambiente planetario, incluyendo el vaciamiento del ozono estratosférico y la acumulación de gases mediante el efecto invernáculo. Muchos científicos predicen que estos aspectos de la tecnología y el progreso producirán desastres ecológicos y el caos para nuestra especie. Pero el sueño reduccionista no se inmuta. En un mundo mecánico, la ciencia reduccionista puede "arreglar" lo que arruina. Así se elevan propuestas para arrojar ozono congelado a la atmósfera para reparar el daño.

Contra esta tendencia surge la joven ciencia del caos, la totalidad y el cambio, una nueva insistencia en las interrelaciones, una conciencia de la imprevisibilidad esencial de la naturaleza y de las incertidumbres de nuestras descripciones científicas. Entre la perspectiva holística y la reduccionista, ¿por cuál optaremos? Tal vez una medida del creciente conflicto esté dada en el grado en que la posición reduccionista se ha apropiado del lenguaje holístico. Ahora es común que los científicos hablen de realidad "perspectiva" y no de realidad objetiva, de "posibilidades creativas" y no de causalidad, de "escenarios probables" y no de resultados deterministas, de "modelos útiles" y no de verdades permanentes. Aunque dicho lenguaje puede parecer holístico, no es necesariamente así. Jeremy Rifkin observa: * Tomado de BRIGGS J. y PEAT D. Espejo y reflejo. Gedisa. Barcelona. 1994.

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A primera vista, términos como "perspectiva", "escenarios", "modelos” y "posibilidades creativas” parecen indicar una nueva conciencia humana de nuestras limitaciones, de nuestra incapacidad para aprehender o comprender plenamente las verdades del universo. No es así. La nueva jerga cosmológica no nace de la humildad sino del engreimiento. Cuando miramos con más atención, el nuevo vocabulario de pronto cobra un aspecto totalmente nuevo, tan amenazador como deletéreo.

Perspectivas, escenarios, modelos, posibilidades creativas. Son palabras de autor, las palabras de un creador, un arquitecto, un diseñador. La humanidad está abandonando la idea de que el universo opere mediante verdades de hierro porque ya no siente la necesidad de estar limitada por esos grillos. La naturaleza es creada de nuevo, esta vez por los seres humanos.

Así, el nuevo vocabulario holístico puede ocultar un impulso reduccionista tradicional, el impulso de alguien que ensambla y manipula partes. La apropiación del lenguaje indica que el instinto reduccionista de las ciencias es poderoso, tanto que es casi imposible concebir las ciencias sin ese afán de llegar al fondo absoluto de las cosas, de hallar esa parte absoluta, de detectar la base absoluta de las formas.

Pero el impulso holístico de las ciencias también es poderoso, un reflejo del impulso reduccionista. Un científico puede buscar la parte absoluta porque anhela ver las interrelaciones del todo. El deseo de hallar una respuesta reduccionista a menudo va acompañado por la necesidad de tener un misterio en el cual trabajar. La diferencia entre reduccionismo y holismo es en gran medida una cuestión de énfasis y actitud.

Pero en última instancia esa diferencia es todo. En los años venideros, la creciente lucha entre el reduccionismo sin ataduras y la actitud representada por la ciencia de la turbulencia tendrá un desenlace. Los términos utilizados por los defensores de ambos enfoques no siempre distinguirán su posición; los problemas que los dividan no siempre serán claros, pero con el tiempo se dará respuesta a la pregunta. ¿Llevaremos el reduccionismo hasta el sueño extremo (y tal vez el engaño extremo) de transformar la naturaleza en una mera extensión del pensamiento humano? ¿O entraremos en el espejo turbulento abrazando nuestras limitaciones y confesando nuestras dependencias?

Si entramos en el espejo, ¿qué encontraremos? Obviamente, nadie lo sabe. Las ideas científicas de cooperación y de imprevisibilidad inherente podrían conducirnos hacia realidades no soñadas y actividades inauditas. Incluso es posible que estas realidades turbulentas sean más dramáticas que los futuros de ciencia ficción que nos promete la perspectiva reduccionista. 0 tal vez la nueva realidad se manifieste principalmente en nuestro cambio de actitud. ¿Podría ser una actitud como la que ha adoptado la genetista Barbara McClintock ante su trabajo? "Básicamente todo es uno", dice McClintock. "No hay modo de trazar una frontera entre las cosas. Lo que hacemos [normalmente] es trazar subdivisiones, pero no son reales". Aunque McClintock llegó a esta percepción de la unidad concentrándose en partes (particularmente en el cromosoma) con un fervor casi Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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reduccionista, su enfoque no es reduccionista ni "objetivo" en el sentido tradicional.

"Descubrí que cuanto más trabajaba con ellos, más grandes se volvían [los cromosomas], y cuando estaba trabajando de veras con ellos no estaba afuera, sino allí adentro. Yo formaba parte del sistema". Como un sabio taoísta, tal vez como un taoísta Emperador Amarillo, McClintock ejerce una actitud irónica: reduccionista y holista a la vez, intenta llegar al fondo de cosas que, como bien sabe, no tienen fondo. En su percepción de la totalidad, que ella llama "una sensibilidad hacia el organismo", se regodea en las incertidumbres, las interrelaciones y las dependencias mutuas que impregnan la naturaleza. Su biógrafa describe su "acceso a la profunda conectividad de todas las formas biológicas, de la célula, del organismo, del ecosistema. El anverso de la moneda es su convicción de que, sin conciencia de la unidad de las cosas, la ciencia solo nos puede dar una naturaleza en pedazos; con más frecuencia solo nos da pedazos de naturaleza". A juicio de McClintock, una cerrada confianza en la metodología científica invariablemente nos crea problemas. "Hemos desquiciado el ambiente y pensábamos que estábamos bien, porque usábamos las técnicas de la ciencia. Luego se transforma en tecnología y nos devuelve la bofetada porque no reflexionamos sobre las consecuencias. Adoptábamos supuestos que no teníamos derecho a adoptar. Desde el punto de vista de cómo funcionaba todo, sabemos cómo funcionaba una parte... Ni siquiera preguntamos, ni siquiera vimos cómo andaba el resto. Todas esas otras cosas estaban pasando y ni siquiera lo vimos".

McClintock evidentemente ha entrado por el espejo turbulento en un universo más vasto, más complejo, más fluido, menos seguro y en cierto sentido más temible que el que nos pintaba la ciencia reduccionista. Pero, en otro sentido, parece saber que el universo turbulento no es nada de esto; es un sitio hospitalario porque allí todos estamos juntos.

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PARA DIALOGAR CON OTROS ATKINS. F. W. La Segunda ley. Prensa Científica S.A. Barcelona. 1992 BRIGGS J. y PEAT D. Espejo y reflejo. Gedisa. Barcelona. 1994.

BRIGGS J, y PEAT D. Las siete leyes del caos. Las ventajas de una vida caótica.

Grijalbo. Barcelona. 1999.

CARROLL L. Al otro lado del espejo. Porrúa. México. 1997.

CARROLL L. Alicia en el país de las maravillas. Porrúa. México. 1997.

HOFSTADTER D. Gödel, Escher, Bach. Un Eterno y Grácil Bucle. Tusquets.

Barcelona. 1987.

JACOB F. La lógica de lo viviente. Una historia materialista de la biología. Salvat.

Madrid. 1984.

LASZLO, E. La Gran Bifurcación. Editorial Gedisa. S.A. Barcelona, 1990.

MATURANA H. y VARELA F. De máquinas y seres vivos. Autopoiesis: la organización de lo vivo. Editorial Universitaria. Chile. 1995.

MONTEALEGRE, Mauro y otros. Fundamentos de los Sistemas Dinámicos. Editorial Universidad Surcolombiana. Neiva. 2002.

MORIN, E. Introducción al Pensamiento Complejo. Editorial Gedisa S.A. Barcelona.

1994.

PRIGOGINE I. El fin de las certidumbres. Taurus. Madrid. 1997.

PRIGOGINE L y STENGERS I. La Nueva Alianza: Metamorfosis de la ciencia. Alianza Editorial. Madrid. 1997.

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TEXTOS DE APOYO

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FUNDAMENTOS DE LOS SISTEMAS DINÁMICOS * Mauro Montealegre Imprevisibilidad

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L CARÁCTER NO LINEAL E ITERATIVO DE LOS SISTEMAS de la naturaleza permite que instrucciones muy sencillas originen estructuras extremadamente complejas. La física de la complejidad busca reglas simples que expliquen estos organismos complejos. El astrofísico Ignacio García de la Rosa, parte de la pirámide de la evolución (que incluye quarks, núcleos atómicos, átomos, moléculas simples, biomoléculas células, organismos y sociedades) para tratar la complejidad: "La mayor parte de la materia -señala- se encuentra en los estadios inferiores y no forma elementos más desarrollados, de modo que la pirámide va cerrándose; nosotros somos una minoría en comparación con todo el material que hay en el Universo. La pirámide va de la abundancia de lo sencillo a la complejidad de lo escaso".

Este concepto guarda relación con el de lenguaje, que parte de las letras y pasa por las palabras, frases, párrafos, capítulos, libros, etc. con la peculiaridad de que las letras no tienen nada que ver con las palabras y así sucesivamente. Del mismo modo que la "z" no está emparentada con el concepto de "azul", las moléculas que den origen a una cebra no determinan su constitución. Las estructuras complejas tienen propiedades ajenas a los ingredientes anteriores, lo que plantea un problema para la ciencia, que pierde su capacidad de predicción.

En la física clásica se presupone que los objetos son independientes de la escala que se emplee para medirlos y que existe la posibilidad de relacionarlos con su medida exacta. No así en la geometría fractal y la lógica borrosa, instrumentos empleados por los científicos del caos. Bart Kosko, autor de la llamada lógica borrosa, afirma de modo tajante que "cuanto más de cerca se mira un problema en el mundo real, tanto más borrosa se vuelve su solución".

Pero si la precisión difumina aún más el objeto de estudio, ¿qué estrategia debe emplearse para estudiar los sistemas complejos? Aquí interviene la teoría de la totalidad, que concibe el mundo como un todo orgánico, fluido e interconectado algo falla no debe buscarse la "parte dañada", como en el caso de un televisor o una lavadora, sino que hay que revisar el sistema completo, se trata de una unidad indisoluble.

El gran error histórico de la ciencia consiste en observar la naturaleza de modo * Tomado de: Montealegre M, y otros. Fundamentos de los sistemas dinámicos. La interdisciplinariedad desde los Sistemas No Lineales. Facultad de Ciencias Exactas y naturales. Universidad Surcolombiana. Neiva. 2002.

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fragmentado y explicarlo todo mediante la suma de partes, ignorando dos cuestiones primordiales: la imposibilidad de "meter la totalidad en el bolsillo", porque el bolsillo también forma parte de ella, y la dependencia que existe entre el observador, lo observado y el proceso de observación; el hombre integra la realidad, de modo que su mera presencia altera el objeto de estudio.

La obsesión por interpretar el caos desde el punto de vista del orden debe dejar paso a una interpretación global, que salva las fronteras de las diferentes disciplinas y acepta la paradoja que convierte lo simple y lo complejo, el orden y el caos, en elementos inseparables. De hecho, lo más complejo que ha concebido el hombre, el fractal de Mandelbrot, se creó a partir de una ecuación iterativa muy simple; el caos una inagotable fuente de creatividad, de la que puede también surgir el orden (y viceversa).

Las civilizaciones antiguas creían en la armonía entre el caos y el orden, y definían el caos como una "suerte de orden implícito". Quizá sea el momento de hacerles caso.

Se ha demostrado, que en el caos determinista de sistemas dinámicos simples subyace un orden oculto tras sus fenómenos manifiestamente complicados y aleatorios. Estos fenómenos caóticos, pese a su carácter determinista, son impredecibles. En los sistemas no lineales hay propiedades emergentes, que aparecen como resultado de la interacción entre sus partes y que no pueden explicarse a partir de las propiedades de sus elementos componentes.

Pero la complejidad no es, necesariamente, sinónimo de complicación. Solo habría que enfocar el mundo desde una visión basada en la no linealidad y su geometría. En el caos siempre existe la paradoja. Y la paradoja aquí es que lo simple y lo complejo parecen ser reflejos lo uno de lo otro: son dos cosas inseparables. Los fractales matemáticos están generados por fórmulas muy simples, pero son figuras de inagotable complejidad.

Intermitencia, es la situación en que lo simple y lo complejo se alternan constantemente. Por ejemplo, incluso en amplificadores electrónicos de gran precisión ocasionalmente se producen cortas descargas de electricidad estática. Eso no se debe a una interferencia externa sino a los resultados de los efectos no lineales dentro del circuito, produciéndose períodos de caos.

Con la aparición de relojes atómicos de precisión se descubrió que la Tierra sufría alteraciones en su rotación: el paso del "tiempo" de la tierra no es perfectamente regular porque de vez en cuando aparecen estallidos intermitentes de caos. También el cuerpo humano presenta gran variedad de ejemplos de intermitencia. Uno es que se ha demostrado que un poco de caos es necesario para que el sistema inmunológico funcione de forma eficiente.

Intermitencia no solo significa que el caos surja del orden sino también que el orden puede surgir en el caos, como se ha visto anteriormente. Aquí surgen algunas preguntas interesantes: "¿Aparece el caos porque la conducta regular se rompe Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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temporalmente? ¿O es el orden regular realmente una ruptura del caos que subyace en la realidad? ¿O bien es esa intermitencia la verdadera manifestación de la complejidad caótica?"

Si permitimos que un sistema simple se desarrolle de modo crecientemente complejo, de tal forma que su orden interno se enriquezca cada vez más, llegaremos a un límite donde la complejidad se vuelve infinita y el sistema parece totalmente aleatorio, contrario de cualquier orden.

La aleatoriedad y complejidad infinita a efectos prácticos son lo mismo. Muchos están enmarcados. Nos dicen que algo falta, algo es incompleto acerca de nuestro concepto de realidad. Pero solo el hecho de que pensemos en tales paradojas significa que somos superiores al sistema conceptual que hemos creado; puede que nosotros seamos la información ausente que estamos buscando. Las paradojas se enfrentan a nuestro deseo de dividir el mundo en dualidades, de colocar los conceptos en sus categorías adecuadas y después levantar fronteras alrededor. Nos crean un caos mental necesario para la creatividad, en el cual la mente cambia y autorreorganiza su percepción de la realidad. En su notable libro El acto de la creación, Arthur Koestler sugiere que las transiciones del orden al caos son una función del principio de "bisociación", es decir, la conjunción de dos marcos de referencia distintos. Koestler consideraba que la bisociación era el proceso central de la creatividad.

Sus diagramas del proceso son una especie de mapa de espacio de fases psicológico. Se muestra la imagen de la mente forcejeando con un problema. El punto de partida es una especie de punto atractor. La intensidad del interés aleja a la mente lejos del atractor impulsándola hacia la solución a meta. La búsqueda inicial involucra patrones habituales de pensamiento que actúan como ciclos límite. La mente se atiene a estos patrones. Sin embargo, la meta a solución no se encuentra en el mismo marco de referencia que el problema; no se encuentra en el contexto familiar de las soluciones previas a problemas similares.

Según la descripción de Koestler, la frustración del creador aumenta y la búsqueda de una solución se vuelve cada vez más errática, los ciclos límite se desintegran y producen un flujo mental que está alejado del equilibrio. En un punto crítico de este burbujeo de pensamientos, se alcanza una bifurcación donde un pequeño daño o una observación trivial se amplifica, haciendo que el pensamiento se ramifique buscando un nuevo plano de referencia, un plano que si contiene la solución.

Lorenz ya comprobó qué ocurre al redondear tres decimales. Tanto en la teoría como en la práctica, siempre habrá información ausente, una limitación para nuestro conocimiento. Por un lado un sistema tan complejo como el mundo, no hay una clara división en partes, lo cual ya nos impide conseguir toda la información, por otro lado, nuestra simple acción de intentar obtener información, nuestra mera presencia, perturba un sistema de forma impredecible. Siempre queremos acabar las cosas pero nos olvidamos de la información ausente. Nuestro tremendo deseo de controlar la Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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naturaleza humana y el mundo material nos ha creado una sed insaciable de progreso, acompañada de una arrogancia con la que clasificamos a otras civilizaciones como primitivas. Solo nos preocupa lo conocido y nos olvidamos de la dimensión del misterio. Efectivamente, es sorprendente el progreso tecnológico actual, pero tal vez estemos ignorando algo, que en cualquier momento, podría trastocar todo nuestro conocimiento acreditado.

Un ejemplo muy evidente: A principios de siglo, los físicos especulaban con que su materia de estudio se estaba acabando. Pronto no habría aspectos físicos relevantes que pudieran descubrirse. Solo nos faltaba por resolver tres problemas: por qué la órbita de Mercurio es irregular, una discrepancia entre la teoría y la cantidad de energía liberada, por un agujero negro, y el efecto de un tercer cuerpo en el movimiento de otros dos. Pues el intento de completar la información respecto del primer caso condujo a la teoría de la relatividad; el segundo hizo aparecer la teoría cuántica; y del tercero surgió la teoría del caos. Cada una de estas teorías tiene misterios que resolver. Resultó que la naturaleza es bastante más sutil de lo que habíamos imaginado.

Así que la información ausente permanece siempre junto a nosotros para recordarnos nuestras limitaciones, apareciendo de cuando en cuando y volviéndolo todo del revés, saliéndose nuestras fronteras más establecidas. Aun así la, modestia es difícil de conseguir en nuestra civilización occidental, donde nos enorgullecemos de lo acabado, de lo completo. Queremos teorías científicas completas; nuestras historias y obras musicales siempre han de tener un final (por lo menos hasta hace unos años). Por el contrario, hay culturas donde la música y las historias continúan indefinidamente, sin necesidad de ese punto final, con el que nosotros estamos tan obsesionados. Aunque a los Sherpas del Tibet les gusta escalar montañas, suelen abstenerse, por respeto a los dioses, de permanecer en las cimas. Sin embargo, imaginemos un escalador occidental que no se haga una foto con los pies hollando la cumbre: esa persona nos parecería mediocre y pensaríamos que su viaje habría quedado incompleto.

Pero las teorías completas no existen. Una teoría es una proyección mental sobre la infinita complejidad de la naturaleza, la que pone énfasis en ciertos matices dentro del flujo de la existencia y de la incertidumbre. Al físico David Bohm le gustaba señalar que las palabras "teoría" y "teatro" proceden de la misma raíz griega que significa "ver". Una teoría científica es un teatro de la mente, es algo provisional que nos abstrae de un contexto muchísimo más amplio. El contexto en el que nacen las teorías cambia permanentemente. Una teoría funciona durante un cierto tiempo y después parece estancarse, por más que hagamos intentos por modificarlas, hasta que acaba surgiendo una nueva producción teatral de la mente.

Las teorías son como herramientas de la mente y deben poder ser cambiadas cuando haga falta. Lo que a veces ocurre es que acabamos identificándonos tanto a nosotros como a la naturaleza con determinada teoría y hacemos lo posible par adaptar el mundo y la mente a nuestra teoría. No debemos convertirnos en esclavos de una Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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teoría; no hace falta acabar creyéndonos nuestras producciones teatrales.

El Poder de lo Pequeño La suma social total de los pequeños esfuerzos cotidianos de todo el mundo, especialmente cuando se aúnan, libera indudablemente bastante más energía en el mundo que las hazañas heroicas singulares. Ese total incluso logra que el esfuerzo heroico individual parezca algo minúsculo, como un grano de arena en la cima de una montaña con un sentido megalomaniaco de su propia importancia.

Aunque creemos vivir en sociedades libres y democráticas a menudo pasan cosas como esta: Nuestro jefe propone un nuevo plan y nos pide que lo califiquemos. Aunque nos haya parecido un poco malo vemos que todos los demás le han puesto un diez y nosotros hacemos lo mismo. ¿Cuántas veces hemos puesto un diez a algo que no lo merecía desde nuestro punto de vista? Si nos expresáramos abiertamente influiríamos notablemente en el sistema, haciéndolo más creativo. Como hemos visto en el efecto mariposa, una simple expresión de nuestra opinión puede generar una autoorganización que genere más opiniones, las cuales se van sumando y retroalimentando: el sistema puede alcanzar un punto de bifurcación, ser creativo, dinámico.

A menudo vivimos en los sistemas llamados ciclo límite, donde gran parte de la energía interna del sistema está dedicada a resistirse al cambio, perpetuando mecánicamente modelos de conducta, con lo cual se aíslan del flujo del mundo exterior. En esos sistemas todos deben ceder de su individualidad sometiéndose al automatismo. "Los que están en la cumbre" en tales sistemas generalmente son los que usan frases vacías, fórmulas sin contenido que mantienen cohesionado el mecanismo de connivencia. Los ciclos límites también se dan a nivel de la psicología individual: el típico personaje que repitiendo siempre que esta vez todo va a ir bien, vuelve a cometer los mismos errores que siempre ha estado cometiendo.

Nuestra actitud hacia las cosas ejerce una influencia sutil que, si opera mediante el efecto mariposa, es impredecible. Pero simplemente ser negativo o ser positivo ya influye mucho tanto a los demás como a la dinámica de nuestra propia mente.

"Abrirnos a la incertidumbre, descubrir la frontera entre lo individual y lo universal y actuar humildemente desde ese descubrimiento es el poder real de la impotencia, pudiéndose así influir hasta en los sistemas más rígidos". En las artes marciales orientales uno no se opone con fuerza a la fuerza sino que utiliza inteligentemente la acción de palanca para que el ataque del adversario se vuelva contra sí mismo.

La No-Linealidad del Tiempo Hemos reducido la esencia del tiempo a mera cantidad, ya no nos damos cuenta de sus cualidades, ignoramos completamente su naturaleza interior. En nuestro mundo postindustrial, el tiempo se ha convertido en algo mecánico, impersonal, externo y Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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desvinculado de nuestra experiencia interior.

Mientras creamos que el tiempo es una línea recta arrojada desde el pasado hacia el futuro, es difícil recontar muchas de nuestras experiencias temporales interiores, que normalmente menospreciamos como ilusiones, disociaciones, rarezas de la memoria y la percepción, en cualquier caso nada que ver con la naturaleza física y esencial del tiempo. La teoría del caos sostiene que no hay líneas simples en la naturaleza: cualquier línea, vista desde una escala diferente, resulta ser una sucesión de formas, de irregularidades, curvas, etc. El caos también sugiere que nada tiene justo una, o dos o tres dimensiones, sino que está a "medias" entre ellas y que estas dimensiones son fractales y no lineales. Todo es también aplicable a "la cuarta dimensión".

Todo, del átomo a la célula, desde un árbol hasta el cosmos, lleva su reloj interior que mide su paso individual del tiempo, la magnitud del proceso que ha experimentado.

Según la teoría del caos los sistemas tienden a autoorganizarse, preservando su equilibrio interno al tiempo que retienen una cierta medida de apertura al mundo externo. Algo semejante sucede con el tiempo: cada elemento de un sistema posee su propia medida singular de la magnitud del proceso interior que se está desarrollando respecto al entorno exterior. Sin embargo los "relojes" internos de todos los sistemas más pequeños se acompasan perfectamente. Esta conexión con el entorno de sistemas que tienen su propia medida temporal enriquece el tiempo y lo llena de dimensiones.

Está claro que algunos sistemas están menos influidos por el entorno (ciclos límite) mientras que otros están muy abiertos a cambios.

Cuando la vida corre peligro, el tiempo parece detenerse: los acontecimientos suceden a cámara lenta y tenemos un mundo de tiempo para decidir si frenar o acelerar para evitar un choque. Es como si cada acontecimiento dentro del paisaje se desarrollara según un tiempo individual con su propia medida de ser y de movimiento. Esa experiencia del tiempo quizá no sea una simple ilusión producida por una mente sobrecargada de adrenalina, cuanto una clara visión momentánea de cómo son realmente las cosas en las dimensiones del tiempo.

Al desconectar del tiempo mecánico del reloj podemos experimentar los matices del tiempo fractal: nuestra experiencia se expande dentro del tiempo y actuamos en consonancia con nuestros ritmos internos, permitiendo que éstos estén en armonía con los ritmos del sistema que nos contiene.

Cuando estamos mirando el fluir de un arroyo, escuchando el viento a través de los árboles y el canto de los pájaros u observando la conducta de las hormigas, podemos llegar a sentir desde los microacontecimientos que, llenos de matices, fluyen sobre nosotros, hasta el flujo de las olas del tiempo más grandes y lentas, como el movimiento del Sol a través del cielo, el calor de la Tierra, la germinación de las semillas, el envejecimiento de los árboles, etc.

Todas estas dimensiones fractales del tiempo se curvan y se quiebran también dentro Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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de nuestros cuerpos, y están sincronizadas con nuestros ritmos temporales interiores.

Cuando estamos absortos en la contemplación de un paisaje natural, cuando nos enamoramos, cuando estamos en crisis o cuando algún peligro nos amenaza, todo esto son momentos en los que un cambio de conciencia nos permite olvidarnos de nuestros prejuicios sobre el tiempo y entrar en ritmos temporales diferentes. También cuando soñamos nos adaptamos a un tiempo diferente, donde una larga y compleja historia es vivida en pocos segundos.

Hemos separado el tiempo de la inmediatez de la experiencia humana, reduciéndolo a números manipulables mediante una ecuación. Está claro que para un contable el tiempo no tendría utilidad si fuese algo que se replegara sobre sí mismo, que se dispusiera en capas y que tuviera una textura rica. Tampoco lo podríamos utilizar como mercancía, tal y como lo utilizamos ahora: lo gastamos, lo ahorramos, o lo perdemos, pero nunca tenemos suficiente tiempo. "t = " Partimos de la estación del nacimiento y vamos caminando hacia el destino final, pensando que nuestra vida es esa distancia que queda antes de la estación final: contemplamos el tiempo como algo que es devorado rápidamente, como el tren engulle los rieles que tiene por delante. Nuestro desesperado objetivo es "llenar" al máximo el tiempo que queda. Lo dividimos en años, días, segundos e incluso, los que trabajamos con ordenador, en microsegundos.

Tratamos de conseguir cierta cantidad de cosas en un tiempo concreto pero nunca conseguimos sincronizarnos con sus artificiales divisiones y medidas, y eso genera estrés y nerviosismo, nos sentimos desgajados de nuestro verdadero ser: nuestra experiencia interior rechaza esa precisión de intervalos iguales. De hecho las grabaciones musicales analógicas parecen tener un sonido más "cálido" que el sonido digital sintetizado por ordenador, por no presentar esas medidas exactas hasta los microsegundos y por no tener unas frecuencias fijas y precisas.

Hay culturas que están ajustadas a otros tipos de medida del tiempo: Los polinesios se han sincronizado con el flujo del tiempo en su entorno. Para ellos la vida se extiende a cámara lenta al amanecer y al anochecer: en ese tiempo se desarrolla una gran actividad y lo que para nosotros son 30 minutos, para ellos pueden ser varias horas. Al medio día la gente descansa y hace el mínimo esfuerzo: entonces, una de sus horas es más larga que 100 minutos nuestros. Nosotros diríamos que las horas de los polinesios tienen una longitud desigual, pero según la experiencia de ellos una de sus horas del medio día dura igual que una de sus horas del amanecer, pues contienen la misma cantidad de actividad.

En nuestra compulsión para mejorar la eficiencia, olvidamos que el trabajo inteligente de los seres humanos no es una mera cuestión de velocidad. (No hay más que ver el aluvión de errores que recibimos en los e-mail todos los días.) En vez de hacernos la pregunta de cuánto tiempo tenemos, podemos hacernos la pregunta ¿Qué tiempo tiene significado para nosotros? No necesitamos más tiempo, sino un tiempo más pleno, no Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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lleno en el sentido de haber hecho un montón de cosas, sino el sentido de comprometernos con la actividad que desarrollemos. Muchos artistas creativos han intentado describir el modo en que perciben de una vez la contemplación de una obra de arte completa, aunque algunos detalles sean desarrollados posteriormente. A muchos compositores se les ocurre una composición completa y la ven fuera del tiempo, puesto que en estos momentos la pueden "escuchar" entera en unos segundos o en menos. Ya a la hora de traducirla a notas, han de situar la obra en un tiempo lineal. Pero esa creatividad puede haber necesitado períodos largos de "pasividad".

Nuestra creatividad individual exige que cada actividad se produzca en su tiempo adecuado. Una vida creativa requiere prestar atención a las cosas de un modo que permita que cada esfuerzo crezca a su propia manera desde el contexto nutritivo de todas las otras "empresas" creativas desarrolladas. Así podemos permitir que multitud de procesos creativos se desarrollen simultáneamente, porque en realidad están sincronizados, forman un sistema. Si sumáramos la totalidad de tiempo que se emplea en un día creativo y lo dispusiésemos en un horario lineal, probablemente excederla las 24 horas del día.

Algunos creadores parecen tener una alianza indisoluble con las dimensiones fractales del tiempo (y a nosotros nos parece raro que ellos no quieran adaptarse a las agujas del reloj). Ese tiempo expansivo y rico está disponible para todos nosotros, pero nuestra sociedad industrial nos condiciona para no experimentarlo de esa manera: sabemos hacer sólo una cosa a la vez y cuando intentamos hacer varias, no les permitimos sincronizarse a su propia medida del tiempo sino que les imponemos límites horarios.., y normalmente acabamos fracasando en todas esas tareas.

Que uno siga su reloj interior y no el artificial no quiere decir que cada persona tenga que ir a su aire, independiente de los demás. Cuando tenemos que hacer un trabajo en grupo hemos de adaptarnos a un tiempo común. El peor caso sería que haya poca comunicación entre los individuos y todos tengan que intentar adaptarse a un tiempo mecánico del reloj.

El mejor caso sería éste en el que los individuos trabajan a gusto, llegan a comprenderse perfectamente y, aunque cada uno está siguiendo su propio reloj interior, milagrosamente resulta que todos estos relojes individuales en el grupo están sincronizados (están en armonía aunque tienen ritmos temporales diferentes, dinámicos, siempre cambiantes: esta extraña sincronización es una de las características del caos).

En cualquier momento, ahora mismo, por ejemplo, podemos intentar experimentar toda una eternidad en tan sólo un segundo, pero seguro que acabamos dejándolo "para el fin de semana" o para "cuando tengamos tiempo".

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Lo Global versus lo Local El astronauta Edgar Mitchell describió su visión de la tierra como "una vislumbre de la divinidad". Le conmovió profundamente "este planeta azul y blanco flotando ahí, y sabiendo que daba vueltas alrededor del Sol; viendo -sabiendo con seguridad- que ese cosmos tenía un propósito que superaba la capacidad racional de comprensión humana, y que de repente había surgido un modo no racional de comprender lo que habla estado más allá de mi experiencia previa". Recordaba eso en su viaje de regreso de la Luna, "mirando fijamente 385.000 Km de espacio hacia las estrellas y el planeta del que procedía, experimenté de repente la sensación de que en el Universo había inteligencia, armonía y amor".

Lewis Thomas se inspiró en esas fotografías para comparar la Tierra con una simple célula humana, con su membrana, mitocondrias, centríolos, corpúsculos basales, y "muchas otras partes diminutas que trabajan", cada una con su propia evolución autónoma, sin embargo todas ellas unificadas, formando una completa interdependencia y una entidad global. Una simple célula es un microcosmos fractal de lo que ha conseguido la vida sobre la Tierra.

Radicalmente diferente de este tipo de visión, la contemplación analítica y fragmentada de la realidad con la que hemos convivido durante tanto tiempo es, a juicio del físico y escritor Fritjof Capra, "inadecuada para tratar con nuestro mundo superpoblado e interconectado". Según él estamos experimentando una "crisis de percepción". La teoría del caos nos sugiere una percepción y una concepción asociada de un mundo de una pieza, un mundo orgánico, sin costuras, fluido e interconectado: el todo. También nos dice que nos podemos encontrar reflejos autosemejantes del cosmos dentro de cada una de sus "partes". Ese punto de vista está naciendo como antítesis de la perspectiva mecanicista que estamos teniendo desde hace varios siglos, la cual ya comenzó a generalizarse a finales de la edad media, hasta que las ecuaciones de Newton completaron la deshumanización del mundo natural al describirlo como un compuesto de bloques mecánicos en interrelación.

Si hemos de ser objetivos con nuestra perspectiva mecanicista (y ésta, en cierto modo, nos exige serlo) nos encontramos con que es un punto de vista que no cuadra con nuestra naturaleza humana, simplifica excesivamente y desprecia un montón de datos y de "no datos". Como dice el biólogo Brian Goodwin: "Según la biología actual, los genes determinan organismos, y los organismos son simples y accidentales colecciones de genes que son funcionalmente útiles para nosotros, los seres humanos. Por lo tanto, es perfectamente legítimo modificar la composición genética de un organismo para adaptarlo a nuestras necesidades.

Podemos crear gallinas o pavos enormes, aunque esos no puedan reproducirse ni vivir una vida normal. Cambiarlos de ese modo resulta aceptable. Pero tales cosas están hiriendo profundamente nuestra relación con el mundo natural y de unos con otros, porque eso significa que todo en la vida se mide por el rasero de la comodidad. Esto Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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me anima a pensar en el otro como un simple montón de células y genes. Estos tienen un valor comercial y potencial, y eso, para mí, equivale al suicidio. Los organismos no son únicamente meras máquinas de supervivencia. Tienen un valor intrínseco, y son dignos de él, como las obras de arte."

Este texto insinúa que hay un montón de valores subjetivos que, según la perspectiva mecanicista y analítica, deberían no importarnos a nivel de ciencia y de desarrollo tecnológico. La perspectiva mecanicista es una visión reduccionista, que nos trata a nosotros y a la naturaleza como objetos manipulables. Por otro lado es la base de grandes desarrollos científicos y tecnológicos, o por lo menos, eso nos parece a nosotros, que sólo podemos ver el desarrollo de la humanidad a corto plazo. No sabemos si la tecnología actual realmente nos está ayudando, o si dentro de varios siglos, vamos a llegar a un callejón sin salida para la tecnología, cuando la ciencia no será capaz de descubrir nada que arregle los desastres que ella misma ha generado.

La unidad caótica, por el contrario, está llena de particularismos, activos e interactivos, animados por retroalimentaciones no lineales y con la capacidad de producir cualquier cosa, desde sistemas autoorganizados hasta autosemejanzas fractales, pasando por el desorden caótico impredecible. En esta visión del mundo como unidad caótica se celebran los mismos fenómenos que fueron despreciados como liosos y fortuitos en el paradigma mecanicista.

Veamos un par de ejemplos donde se ve claramente que la Tierra es una unidad caótica: Un bosque, por citar algo, puede llegar a ser muy flexible y adaptable debido a su rica red de rizos retroalimentadores que interactúan con el medio constantemente.

Algunos bosques, incluso, se han ajustado a cambios drásticos. Pero cuando este sistema caótico se desestabiliza (porque empezamos a talar bosques, por ejemplo), la conducta no lineal puede hacer que su dinámica cambie abruptamente o que incluso se colapse.

Ya tenemos el ejemplo de tierras sobre las que hace años hubo ricos bosques que creaban su propio microclima y ellos mismos hacían que las condiciones les fueran favorables, sin embargo, ahora no se puede plantar ni una sola planta ahí. Cortar un árbol puede significar que el bosque se quede con un árbol menos. Cortar diez árboles también. Pero cortar mil árboles puede no significar que el bosque se quede con mil menos, sino que a partir de ahí se extingan todos. Los procesos naturales de la Tierra son indivisibles y constituyen un holismo capaz de mantenerse y alimentarse, al menos que en el sistema caótico intervenga algún factor que lo desestabilice.

Por ejemplo en la atmósfera de nuestro planeta hay considerables cantidades de metano. Por lógica, todo el metano y el oxígeno libres deberían haber entrado en una reacción de combustión. Como Lovelock remarcó, metano, oxígeno, sulfuro, amoníaco y cloruro de metilo, están en la atmósfera en diferentes niveles de concentración de lo que podríamos esperar que ocurriera en una probeta. Lo mismo ocurre con el porcentaje de sal del mar. Estas concentraciones aparentemente extrañas resultan ser Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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las óptimas para la supervivencia de la vida sobre la Tierra, es decir, la Tierra se comporta como un ser vivo, con los bosques, los océanos y la atmósfera como sus órganos. (y los animales-las bacterias) Cuando un automóvil (fruto de la visión mecanicista) se avería buscamos la parte averiada. Es una parte la que hace que todo el coche deje de comportarse como una unidad (porque por mucho que metamos la llave no arranca). Pero en los sistemas caóticos, como son las familias, las sociedades o los sistemas ecológicos, el problema se desarrolla siempre a partir de todo el sistema, nunca a partir de una parte defectuosa.

Siempre es necesario tener en cuenta todo el contexto en el que se manifiesta un problema.

Como Lovelock señala, él nunca hubiera sido capaz de adivinar que el cuerpo regula su propia temperatura, si sólo tuviera que examinar las células individuales, y no su interacción retroalimentadora global. Igualmente, en este momento no sabemos qué significarla para la capacidad creativa de la conciencia humana trabajar como un todo a través de todo el planeta, en vez de contemplarnos como individuos aislados que interaccionan.

Estamos acostumbrados a enfrentarnos a los problemas mediante la conquista o la negociación, pero estas medicinas mágicas casi nunca tienen el efecto esperado. Por ejemplo, ¿deberíamos declarar la guerra a la droga o examinar seriamente el engranaje de factores sociales que provocan su extendido uso? ¿Debemos aportar fondos sin fin para capturar a los capos de la droga, o debemos revisar los acuerdos internacionales que hacen que sea más provechoso plantar droga que cultivar café? Si mediante la guerra se consiguiera que por un tiempo cesara el tráfico de droga, ésta, con una menor demanda, acabaría bajando de precio.

Según estudios psicológicos, parece ser que la naturaleza del ser humano no es la de individuos aislados, sino la de funcionar como una totalidad. Puede que eso no sea simplemente algo cultural. Se ha descubierto que los supervivientes de un accidente o de una retención masiva de rehenes se sienten, consciente o inconscientemente, culpables por no haber muerto ellos en lugar de los otros. En los fundamentos de nuestra psique se halla un sentido de solidaridad con toda la especie humana.

Puede que esté naciendo (o renaciendo) un modo de ver el mundo en el que respetemos la complejidad del caos y tengamos fe en el cosmos que nos alberga, y no sólo en nosotros mismos. Experimentar la solidaridad con todo el universo tiene mucho que ver con el hecho de liberarnos a nosotros mismos del hábito crónico de pensar que somos fragmentos inconexos, con dejar de poner énfasis en el yo aislado y en la conciencia de que sólo podemos conocer individualmente, tiene que ver con la necesidad de cambiar la perspectiva de una lucha heroica e individual, y sustituirla por otra de colaboración y codesarrollo, tiene que ver con la necesidad de dejar de ver la naturaleza como un conjunto de objetos aislados y experimentar que somos un aspecto esencial de la organización de la naturaleza; que el observador siempre es parte de lo Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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que observa; hemos de sustituir la atención exclusiva que le dedicamos a la lógica, el análisis y la objetividad, por una aptitud para razonar estéticamente, reconociendo los límites del pensamiento analítico. En vez de obsesionarnos por el control y la predicción hemos de sensibilizamos hacia el cambio, lo emergente y comprender la sutileza del tiempo. A través de la influencia sutil nos podemos convertir en participantes del planeta, antes que en sus gerentes.

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CONCEPTOS BÁSICOS DE LA TEORÍA DE LOS SISTEMAS EVOLUTIVOS * Ervin Laszlo

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AS NUEVAS CIENCIAS DE LOS SISTEMAS fuera del estado de equilibrio remontan sus orígenes a la teoría general de los sistemas de Ludwig von Bertalanffy, la cibernética de Norberto Wiener y la teoría de la información de Claude Shannon. Los conceptos básicos y las teorías fueron desarrollados en diversos dominios de las ciencias naturales y sociales, como también en la filosofía.

Estos conceptos alcanzaron su madurez con la termodinámica del no equilibrio de Ilya Prigogine y los actuales avances en la construcción de modelos matemáticos del caos y la transformación en los sistemas dinámicos. Estas ciencias nos dan una visión nueva de la naturaleza de la realidad. En esta visión, el hombre y la sociedad no son extraños en el universo sino que forman parte de la gran cadena de la evolución, que comenzó con el Big Bang hace 18.000 millones de años y se manifiesta ahora en los fenómenos de la vida, la cultura y la conciencia. Las nuevas ciencias describen las características dinámicas de esta evolución y sus principales etapas.

Si es que hay una base sólida para evaluar el próximo paso en la evolución de la humanidad, y para intentar dirigirla por el bien de todos, sin duda estas ciencias están en una situación privilegiada para proporcionarla.

Los conceptos fundamentales En el universo la materia se configura en entidades cada vez más complejas, donde las partes se cohesionan y comparten el mismo destino. Estas entidades configuradas son conocidas como sistemas. No todos los sistemas del mundo son iguales, aunque hay categorías generales que atraviesan las divisiones tradicionales de las ciencias naturales y sociales. Las nuevas categorías no se refieren a "sistema físico", "sistema químico", "sistema biológico", etc., sino a estados en, cerca de o fuera del equilibrio. A los sistemas fuera del equilibrio se los conoce desde hace poco tiempo; y sin embargo, ellos constituyen la categoría de sistemas que se desenvuelven tanto en el mundo físico como en el biológico y el humano. Las otras dos categorías de sistemas han sido conocidas desde hace un siglo.

En los sistemas en equilibrio, los flujos de energía y materia han eliminado diferencias de temperatura y concentración; los elementos del sistema están desordenados en una mezcla al azar y el sistema mismo es homogéneo y dinámicamente inerte. En los * LASZLO Ervin; La gran bifurcación. Crisis y oportunidad: anticipación del nuevo paradigma que esta tomando forma. Edit. Gedisa. Barcelona.1993

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sistemas cerca del (pero no en) equilibrio, hay pequeñas diferencias de temperatura y concentración; la estructura interna no es azarosa y el sistema no es inerte. Tales sistemas tienden a acercarse al equilibrio tan pronto como se eliminan las restricciones que los mantienen en estado de no equilibrio. Los sistemas en este estado alcanzan el equilibrio cuando las reacciones de avance y retroceso se compensan una a la otra estadísticamente, de modo que deje de haber una variación general en las concentraciones (resultado conocido como la ley de la acción de la masa, o ley de Guldberg y Waage). La eliminación de las diferencias entre concentraciones significa equilibrio térmico.

Mientras que en un estado de no equilibrio los sistemas realizan un trabajo y, por ende, producen entropía, en el equilibrio ya no se realiza trabajo y la producción de entropía cesa. En una condición de equilibrio, la producción de entropía, como también las fuerzas y flujos (los índices de procesos irreversibles) están en cero, mientras que en los estados cerca del equilibrio, la producción de entropía es pequeña, las fuerzas son débiles y los flujos son funciones lineales de las fuerzas. Así, un estado cerca del equilibrio es un estado de equilibrio no lineal, descrito por la termodinámica lineal en términos de la tendencia estadísticamente predecible hacia la máxima disipación de energía libre y el más elevado nivel de entropía. Los sistemas en el segundo estado alcanzarán, en última instancia, un estado caracterizado por la menor energía libre y la máxima entropía compatible con condiciones límites, sean cuales fueren las condiciones iniciales.

La tercera categoría posible es aquella en la que los sistemas están lejos del equilibrio térmico y químico. Tales sistemas son no lineales y atraviesan fases indeterminadas.

No tienden hacia el mínimo de energía libre y el máximo de entropía específica, sino que amplifican ciertas fluctuaciones y evolucionan hacia un nuevo régimen dinámico, que es radicalmente diferente de los estados estacionarios en equilibrio o cercanos al equilibrio.

Prima facie, la evolución de sistemas en el estado fuera del equilibrio parece contradecir la famosa Segunda Ley de la Termodinámica. ¿Cómo pueden los sistemas incrementar realmente su nivel de complejidad y organización, y tornarse más energéticos? La Segunda Ley afirma que en cualquier sistema aislado, la organización y la estructura tienden a desaparecer, para ser reemplazadas por la uniformidad y el azar. Los científicos contemporáneos saben que los sistemas en evolución no están aislados y, por lo tanto, que la Segunda Ley no describe totalmente lo que tiene lugar en ellos; más exactamente, entre ellos y su medio.

Los sistemas de la tercera categoría son siempre y necesariamente sistemas abiertos, de modo que el cambio de entropía dentro de ellos no está determinado únicamente por procesos internos irreversibles. Los procesos internos dentro de estos sistemas obedecen a la Segunda Ley: la energía libre, una vez que se ha expandido, es incapaz de realizar más trabajo. Pero la energía disponible para realizar más trabajo puede "importarse", y los sistemas abiertos pueden sacarla de su medio: puede haber un Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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transporte de energía libre -o entropía negativa- a través de los límites del sistema.1 Cuando dos cantidades -la energía libre dentro del sistema y la energía libre transportada a través de los límites del sistema desde el medio- se equilibran y se compensan mutuamente, el sistema está en un estado estable (es decir, estacionario).

Como en un medio dinámico los dos términos rara vez se equilibran por un período dilatado de tiempo, en el mundo real los sistemas son en el mejor de los casos "metaestables": tienden a fluctuar alrededor de los estados que definen sus estados estables, en vez de establecerse en ellos sin más variación.

Estos conceptos básicos son aplicados, verificados y elaborados en muchos campos científicos y de maneras diversas. La investigación que se ocupa directamente de los conceptos evolutivos puede dividirse, en líneas generales, en dos categorías: la investigación empírica, que se apoya en la observación y la experimentación; y la investigación teórica de modelos formales -matemáticos y topológicos- de comportamiento de los sistemas.

La investigación empírica El punto de partida de la investigación científica es el hecho observado de que, en condiciones favorables, un flujo de energía constante y rico que pasa a través de un sistema lo lleva a estados caracterizados por un nivel más elevado de energía libre y un nivel más bajo de entropía. Como predijo Ilya Prigogine en la década de 1960, y como los experimentos realizados por el biólogo Harold Morowitz ya en 1968 lo confirmaron, un flujo de energía que pasa a través de un sistema fuera del equilibrio en el tercer estado organiza sus estructuras y componentes y les permite acceder, utilizar y almacenar cantidades crecientes de energía libre. Al mismo tiempo, la complejidad del sistema aumenta y también aumenta su entropía específica.

La medida significativa en la evolución no es el incremento bruto de la energía libre en el sistema, sino el incremento de la densidad del flujo de energía libre que es conseguida, retenida y luego usada en él. La "densidad del flujo de energía" es una medida de la energía libre por unidad de tiempo por unidad de volumen; por ejemplo, erg/segundo/cm3. A medida que ascendemos en la escala de complejidad de los sistemas encontramos que la cantidad de densidad de flujo de energía libre (es decir, la cantidad de energía libre por tiempo de volumen en el sistema) aumenta. Un sistema químico complejo retiene más de este factor que un gas monoatómico; un 1 El cambio en la entropía de los sistemas se define por la conocida ecuación de Prigogine dS = d^iS + d^eS. Aquí dS es el cambio total de entropía en el sistema, mientras que d^iS es la entropía cambiada producida por procesos irreversibles dentro de él; y d^eS es la entropía transportada a través de los límites del sistema. En un sistema aislado, dS es siempre positivo porque está únicamente determinado por d^iS, que crece necesariamente a medida que el sistema realiza trabajo. Pero en un sistema abierto, d^eS puede compensar la entropía producida dentro del sistema y puede aún excederla. Así, dS en un sistema abierto no necesita ser positivo. El sistema abierto puede estar en un estado estacionario (dS=0) o bien puede crecer y tornarse más complejo (dS=0). El cambio de entropía en tal sistema está dado por la ecuación (d^eSCd^iS=0): es decir, la entropía producida por procesos irreversibles dentro del sistema se desplaza hacia el medio.

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sistema viviente retiene más que un sistema químico complejo. Esto indica una evolución básica en la evolución, una sobrecarga que define la flecha del tiempo tanto en el universo físico como en el viviente.

La relación entre flujo de energía en el tiempo y cambio de la entropía específica y densidad de flujo de la energía libre es fundamental para responder a la pregunta no sólo de cómo los sistemas en el tercer estado se desenvuelven, sino también de sí ellos se desenvuelven necesariamente cuando están presentes ciertas condiciones. Hasta los años 70, los investigadores se inclinaron hacia la idea -expuesta elocuentemente por el físico francés Jacques Monod- de que la evolución se debe principalmente a factores accidentales.

Pero en los 80 muchos científicos se convencieron de que la evolución no es un accidente sino que ocurre necesariamente toda vez que se satisfacen requerimientos paramétricos. Los experimentos de laboratorio y las formulaciones cuantitativas corroboran el carácter no accidental de la evolución de los sistemas en el tercer estado.

La estructura ordenada surge siempre cuando los sistemas complejos están inmersos en un flujo de energía rico y duradero. Los principales responsables de este fenómeno revolucionario son los siguientes: en primer lugar, el sistema debe ser abierto, es decir que se le deben proporcionar las reactancias iniciales y permitirle descargar sus productos finales.

Luego, el sistema debe tener suficiente diversidad de componentes y complejidad de estructura como para ser estable en más de un estado dinámico estable (es decir, debe tener multiestabilidad). Y en último lugar, pero no en el menos importante, debe haber retroalimentaciones y ciclos catalíticos entre los principales componentes del sistema.

El requerimiento de los ciclos catalíticos tiene sólidas raíces.

En el curso del tiempo tales ciclos tienden a ser naturalmente seleccionados en virtud de su notable capacidad de persistencia en una amplia gama de condiciones. Los ciclos catalíticos tienen gran estabilidad y producen índices de reacción rápidos. Tienen dos matices: autocatálisis, cuando un producto de reacción cataliza su propia síntesis; y transcatálisis, donde dos productos diferentes (o grupos de productos) catalizan la síntesis.2 →2X. Partiendo de una molécula de X y una de Y, se catalizan dos moléculas de X. El índice de ecuación química para esta reacción es dX/dt=kXY. Cuando Y se mantiene a una concentración constante (kn), hay un crecimiento exponencial en X. Los ciclos de reacción transcatalíticos han sido estudiados por la escuela de Bruselas de Ilya Prigogine. Un modelo de tales reacciones, conocido como el Bruselator, consta de los siguientes cuatro pasos: A X B+X  Y+D 2X+Y3X X  E En este modelo de reacción X y Y son moléculas intermedias dentro de una secuencia general a través de la cual A y B se convierten en D y E. En el paso (2) Y es producida a partir de X, mientras que en el paso (3) se produce una X adicional a través de colisiones de 2X y Y. Así, mientras (3) constituye en sí mismo autocatálisis, (2) y (3) en combinación conforman transcatálisis.

2 Un ejemplo de autocatálisis es el esquema de reacciones X+Y

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En sistemas químicos relativamente simples, las reacciones autocatalíticas tienden a dominar, mientras que en procesos más complejos, característicos de los fenómenos vivientes, aparecen cadenas íntegras de “hiper” ciclos transcatalíticos. Por ejemplo, como el físico Manfred Eigen ha demostrado, las moléculas de ácido nucleíco transportan la información necesaria para producirse a sí mismas, como también para producir una enzima. La enzima cataliza la producción de otra molécula de ácido nucleico, que a su vez se reproduce a sí misma y produce otra enzima. El rizo puede involucrar a un gran número de elementos; por último, se cierra sobre sí mismo, formando un ciclo de reacción transcatalítica notable por sus rápidos índices de reacción y estabilidad en diversas condiciones paramétricas. No es sorprendente que los hiperciclos catalíticos sustenten la estabilidad de la secuencia de ácidos nucleícos que codifican la estructura de los organismos vivientes; y que también sustenten, a niveles evolutivos más altos, la persistencia de especies orgánicas como también de ecológicas íntegras en la biosfera de nuestro planeta.

Dado un tiempo suficiente, y un flujo de energía duradero, actuando sobre sistemas organizados dentro de parámetros de intensidad, temperatura y concentración permisibles, los ciclos catalíticos básicos tienden a entrelazarse dentro de hiperciclos emergentes.

A este proceso, la teoría de los sistemas fuera de equilibrio lo identifica como convergencia. La convergencia no conduce a crecientes similitudes entre sistemas y, en última instancia, a la uniformidad (como en la convergencia de ideologías y sistemas socioeconómicos), dado que los sistemas en desenvolvimiento se completan y complementan entre sí funcionalmente. A través del proceso de convergencia evolutiva se crean nuevos y más elevados sistemas, que descartan selectivamente muchos detalles de la dinámica de sus subsistemas e imponen una restricción interna que fuerza a los sistemas de subsistemas a incorporar a un modo colectivo de funcionamiento. Este modo, que es el de los sistemas emergentes mismos, es más simple que la suma de las funciones no coordinadas de los subsistemas.

La convergencia ocurre en todos los dominios de la evolución. Es en virtud de la creación de sistemas de nivel progresivamente más elevado, con una estructura inicialmente más simple, que puede desplegarse la evolución. A cada nivel, los sistemas en el tercer estado explotan los flujos de energía libre de su medio. A medida que la densidad de la energía libre retenida en los sistemas aumenta, los sistemas adquieren complejidad estructural. Si el proceso continuara indefinidamente, se alcanzaría un óptimo funcional, más allá del cual mayores incrementos de complejidad no contribuirán ya a la eficiencia dinámica; de allí en adelante, la evolución sólo podría producir desplazamientos no selectivos. Sin embargo, debido a la convergencia de los sistemas en el tercer estado a niveles de organización sucesivamente más altos, los suprasistemas estructuralmente más simples recapitulan el proceso por el cual las densidades de energía libre son crecientemente explotadas a través de estructuras de complejidad creciente.

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En suma, los procesos de la evolución crean inicialmente, sistemas dinámicos comparativamente simples en determinados niveles de organización. Los procesos conducen luego al progresivo aumento de la complejidad de los sistemas existentes; y, por último, a la creación de sistemas más simples en el nivel organizativo superior siguiente, donde la complejización vuelve a empezar. Así, la evolución avanza desde lo más simple a lo más complejo, y desde el nivel de organización más bajo al más elevado.

La evidencia empírica de este proceso es indiscutible. Diversos elementos atómicos convergen en conjuntos moleculares; moléculas específicas convergen en cristales y macromoléculas orgánicas; estas últimas convergen en células y en los bloques de construcción subcelulares de la vida; los organismos unicelulares convergen en especies multicelulares; y las especies de la más amplia variedad convergen en ecologías. A medida que se alcanza cada nivel de organización, evolucionan en ese nivel sistemas crecientemente complejos. A nivel de los átomos, se constituyen en el tiempo estructuras desde el hidrógeno al uranio y más allá; en el de las moléculas, las moléculas químicas simples son seguidas por la síntesis de polímeros más complejos; en el nivel orgánico, las especies evolucionan desde formas unicelulares a formas multicelulares; y en el nivel ecológico, aún más vasto, los ecosistemas inmaduros evolucionan hacia la forma climática madura. En los sistemas se producen cambios y la evolución se despliega porque los sistemas dinámicos en el tercer estado no son estables.

Tienen umbrales superiores de estabilidad dinámica que, en un medio cambiante, tienden a ser transgredidos. Cuando lo son, ocurren en los sistemas inestabilidades críticas. Los experimentos demuestran que los sistemas dinámicos fuera del equilibrio pueden ser "expulsados" de sus estados estables por cambios en los parámetros críticos. Los sistemas demuestran ser altamente sensibles a cambios en aquellos valores paramétricos que definen el funcionamiento de sus ciclos catalíticos. Cuando estos valores cambian, los sistemas entran en una fase transitoria caracterizada por la indeterminación y el caos, y por un súbito incremento de la producción de entropía. La fase transitoria termina cuando los sistemas se desorganizan en sus subsistemas estables, o encuentran una nueva serie de estados estables dinámicos. Si no desaparecen como entidades complejas, los sistemas desenvuelven un nuevo régimen dinámico. En este régimen son otra vez mantenidos por ciclos catalíticos y retroalimentaciones múltiples, y su producción de entropía cae a un mínimo funcional.

La manera en que los sistemas dinámicos responden a los cambios desestabilizadores de su medio es de la mayor importancia para entender la dinámica de la evolución en los diversos dominios de la naturaleza. Los sistemas dinámicos no evolucionan suave y continuamente a lo largo del tiempo, sino que lo hacen con saltos e impulsos comparativamente bruscos. Los sistemas del mundo real pueden desenvolverse a través de secuencias de desestabilizaciones y fases de indeterminación, dado que tienen múltiples estados de estabilidad en los que cuando un estado estable es fatalmente interrumpido, otro permanece accesible. Mientras más alejados están los Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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sistemas del equilibrio termodinámico, más sensible es su estructura al cambio, y más sofisticados los ciclos catalíticos y las retroalimentaciones que los mantienen.

Según las actuales concepciones científicas, la selección de entre la serie de estados estables alternativos dinámicamente funcionales, no está predeterminada. Ello no se debe ni a las condiciones iniciales del sistema, ni a las manipulaciones de los valores paramétricos críticos. En las conjunciones críticas, cuando están críticamente desestabilizados y en caos, los sistemas complejos actúan indeterminadamente: una entre sus numerosas fluctuaciones internas posibles se amplifica, y la fluctuación amplificada se difunde con gran rapidez dentro del sistema. La fluctuación amplificada o "nucleada" domina el nuevo régimen dinámico del sistema y determina su nuevo estado estable.

La investigación teórica La dinámica observada de la evolución de los sistemas complejos requiere el desarrollo de nuevas herramientas teóricas. Esto se aplica especialmente a la índole discontinua y no lineal del cambio en sistemas dinámicos que el cálculo diferencial, la matemática usada convencionalmente para construir un modelo del cambio, está mal equipada para manejar. En su forma estándar, el cálculo diferencial supone que el cambio es suave y continuo.

La rama contemporánea de la dinámica clásica, la teoría de los sistemas dinámicos, ha respondido al desafío. Los teóricos de los sistemas dinámicos elaboran modelos matemáticos de comportamiento de modelos complejos, no sólo por el intrínseco interés teórico de los modelos, sino también por su posible aplicación a sistemas complejos en el mundo empírico. Los modelos (que consisten en ecuaciones diferenciales ordinarias, ecuaciones diferenciales parciales del tipo de evolución y ecuaciones diferenciales finitas, aisladamente o en series) simulan los aspectos dinámicos del comportamiento de sistemas complejos. El desarrollo de los modelos simulados no se limita a la gama de su aplicación actual: los teóricos de los sistemas dinámicos exploran todos los modelos posibles dentro del alcance de sus herramientas matemáticas, y luego buscan las variedades de sistemas empíricos a que los modelos pueden aplicarse. Este enfoque hipotético-deductivo genera una amplia variedad de modelos y simulaciones y promete ampliar significativamente nuestra comprensión de las transformaciones discontinuas en el comportamiento de muchas variedades de sistemas complejos.

En el lenguaje de la teoría de los sistemas dinámicos, los atractores estáticos, periódicos y caóticos rigen el comportamiento a largo plazo de los sistemas complejos.

Un atractor estático "atrapa" la trayectoria de los estados del sistema -su serie temporal- de modo que el sistema llega a descansar en un estado estable. Un atractor periódico atrapa la trayectoria en un ciclo de estados que se repite en un intervalo de tiempo dado; el sistema está entonces en un estado oscilatorio. El atractor caótico, a su vez, provoca una serie caótica, casi aleatoria de estados, mientras que el sistema no se Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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detiene ni llega tampoco a un modo oscilatorio, sino que sigue exhibiendo un comportamiento errático, pero de ningún modo desordenado.

En los últimos años se ha descubierto un comportamiento caótico en una gran variedad de sistemas. (La nueva orientación en la teoría de los sistemas dinámicos es popularmente conocida como "teoría del caos"). Este comportamiento aparece en procesos tan diversos como los fluidos en flujo o la mezcla de sustancias durante la solidificación. El fenómeno de la turbulencia viene al caso: se le conoce desde el siglo XIX, pero sus orígenes siempre fueron imperfectamente comprendidos. Hacia 1923, ciertos experimentos de dinámica de los fluidos demostraron la aparición de vórtices anulares de Taylor; ellos aparecen cuando la velocidad de agitación en un fluido aumenta más allá de un punto crítico. Incrementos mayores de agitación producen transformaciones adicionales abruptas y, por último, turbulencia. Y la turbulencia es un paradigma del estado caótico.

El comportamiento de los sistemas complejos en el mundo empírico está normalmente influido por muchos atractores diferentes simultáneamente; la teoría de los sistemas dinámicos explica estos sistemas a través de modelos correspondientemente complejos. En los modelos, los cambios importantes y abruptos en el comportamiento del sistema representan bifurcaciones. Estas aparecen en la representación de las fases del sistema, y se deben a cambios en los "controles" que constituyen los parámetros críticos. Los modelos de las bifurcaciones se construyen como un desplazamiento desde un tipo de atractor a otro, por ejemplo, desde un atractor estático a uno periódico. Un sistema hasta entonces estable empieza a oscilar, o -en un desplazamiento de atractores periódicos o caóticos- un sistema hasta entonces oscilante se precipita en el caos. Las bifurcaciones llamadas "sutiles" no son más que una variedad de los cambios de sistema básicos; la otra variante es conocida como bifurcación "catastrófica". Las bifurcaciones catastróficas (que no son catástrofes en el sentido corriente del término) consisten en la aparición o desaparición súbita, como llovidos del cielo, de atractores estáticos, periódicos o caóticos.

Las bifurcaciones registradas por los teóricos de los sistemas dinámicos tienen una importante aplicación a los sistemas del mundo real. Las bifurcaciones sutiles representan inestabilidad creciente en sistemas apartados del equilibrio termodinámico. Un sistema, tal como una serie de reacciones químicas en equilibrio estable comienza a oscilar; o bien un sistema oscilante, tal como un reloj químico se torna turbulento. En sus modelos matemáticos, la teoría de los sistemas dinámicos identifica una serie de tales "libretos", que llevan del equilibrio estable al caos. Los modelos con bifurcaciones catastróficas que conducen de estados turbulentos a estados reordenados a través de la reconfiguración de los atractores, simulan los procesos evolutivos en los sistemas del tercer estado en el mundo real. Las bifurcaciones son la clase de transformaciones que sustentan la evolución de todas las variedades de tales sistemas, desde los átomos de los elementos hasta las especies orgánicas y las ecologías y las sociedades.

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En resumen Podemos resumir ahora brevemente el surgimiento de los enfoques contemporáneos, empíricos y teóricos, de la evolución de los sistemas complejos. Los elementos básicos de la teoría son: los sistemas fuera del equilibrio, mantenidos por ciclos catalíticos dentro de flujos de energía duraderos; la alternancia de determinado orden en períodos de estabilidad con estados de caos creativo durante las bifurcaciones; y la conocida tendencia estadística hacia una mayor complejidad en niveles de organización secuencialmente más elevados. Los rizos de retroalimentación autocatalítica y transcatalítica predominan en sistemas dinámicos abiertos y fuera de equilibrio, en virtud de sus índices de reacción rápidos y de su gran estabilidad.

No obstante, dado que ningún ciclo de reacción autoestabilizante es totalmente inmune a la interrupción, los cambios constantes en el medio tarde o temprano producen condiciones en las cuales ciertos ciclos autoestabilizantes ya no pueden operar. Los sistemas encuentran un punto conocido en teoría de los sistemas dinámicos como bifurcación catastrófica. El desenlace de los sistemas en el tercer estado es, como lo demuestran tanto la experimentación como la teoría, esencialmente indeterminado; no es una función de las condiciones iniciales ni tampoco en los cambios de parámetros de control. Existe una probabilidad observada de que las bifurcaciones lleven a sistemas crecientemente complejos y progresivamente alejados del equilibrio termodinámico. En el transcurso del tiempo los sistemas retienen un flujo más denso de energía libre por un período más prolongado y disminuyen su entropía específica. Sin esta probabilidad, la evolución produciría un desplazamiento al azar entre estados más y menos organizados, en vez de una construcción estadísticamente irreversible de sistemas fuera del equilibrio crecientemente complejos y dinámicos.

Los niveles progresivamente más elevados de organización se logran cuando los ciclos catalíticos a un nivel se entrecruzan y forman hiperciclos: éstos son sistemas a un nivel superior. Así, de las combinaciones de átomos químicamente activos emergen moléculas; de secuencias de moléculas complejas surgen protocélulas; entre las células procarióticas surgen células eurocarióticas; los metazoos hacen su aparición entre los protozoos y convergen en sistemas ecológicos y sociales aún más elevados. Estos factores y procesos se cumplen en todos los dominios de la naturaleza, desde el nivel básico de las partículas y átomos que giran en las infinitas distancias del universo hasta el nivel más complejo que conocemos, el de los organismos que forman ecologías y sociedades dentro del contexto viviente de la biosfera de la Tierra. 3

Para mayores detalles, véase: Ervin Laszlo, Evolution: the Grand Synthesis (Evolución: La Gran Síntesis), New Science Library, Shambhala Publications, Boston y Londres, 1987; y Cosmic Connections: Steps to the Theory of the Whole (Conexiones cósmicas: pasos hacia la teoría del todo), Bantam Books, Nueva York (en prensa).

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DE MÁQUINAS VIVIENTES Y DE LAS OTRAS* Humberto Maturana y Francisco Varela MÁQUINAS

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AS MÁQUINAS SE CONSIDERAN COMÚNMENTE COMO SISTEMAS materiales definidos por la naturaleza de sus componentes y por el objetivo que cumplen en operar como artefactos de fabricación humana. Sin embargo, esta manera de verlas es obviamente ingenua, ya que nada dice de cómo están constituidas. Que las máquinas son unidades, es evidente; también lo es que están formadas de componentes caracterizados por ciertas propiedades capaces de satisfacer ciertas relaciones que determinan en la unidad las interacciones y transformaciones de esos mismos componentes. No es tan evidente, sin embargo, el que la naturaleza efectiva de los componentes no tiene importancia, y que las propiedades particulares que ellos poseen, aparte de las que intervienen en las transformaciones e interacciones dentro del sistema, pueden ser cualesquiera. Las propiedades significativas de los componentes se consideran tales referidas a las relaciones, como trama de las interacciones y transformaciones, en que pueden entrar los componentes al funcionar la máquina que ellos integran.

Las relaciones que determinan, en el espacio en que están definidos, la dinámica de interacciones y transformaciones de los componentes y, con ello, los estados posibles de la máquina como unidad constituyen su organización. Aunque estas relaciones no son arbitrarias - ya que sus posibilidades quedan determinadas por las propiedades de los componentes-, la máquina en cuanto sistema bien puede serlo, porque es posible escoger numerosos componentes diferentes que satisfagan el conjunto de relaciones que definen la organización de una determinada máquina. Luego, una máquina cualquier máquina- es un sistema que puede materializarse mediante muchas estructuras diferentes y cuya organización definitoria no depende de las propiedades de los componentes. A la inversa, para dar cuenta de una máquina específica concreta, es necesario tomar en cuenta las propiedades de los componentes reales que en sus interacciones nos permiten inducir las relaciones definitorias de la organización de la máquina.

El uso que el hombre le dé a la máquina no es un rasgo de la organización de ésta, sino que es del dominio en que ella opera, y entra en nuestra descripción de la máquina dentro de un contexto más amplio que la máquina misma. Este es un concepto importante. Todas las máquinas que el hombre fabrica, las hace con algún objetivo, práctico o no -aunque sólo sea el de entretener-, que él especifica. Ese objetivo se * Tomado de Maturana Humberto R. y Varela Francisco G. Máquinas y Seres Vivos. Editorial Universitaria 1995.

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manifiesta en general, pero no necesariamente, en lo que la máquina produce. No obstante, al referirnos a las máquinas empleamos la noción de objetivo porque pone en juego la imaginación del lector y facilita la tarea explicativa para darle a conocer la organización de una máquina dada. Lo inducimos a inventar la máquina de que estamos hablando. Esto no debe, sin embargo, hacernos creer que objetivo, finalidad o función son propiedades de la máquina. No porque pertenezca al dominio del observador puede, pues, el objetivo usarse para caracterizar un tipo dado de organización mecánica. Sin embargo, el producto de las operaciones de una máquina puede utilizarse con tal fin, de un modo no trivial, en el dominio descriptivo del observador.

MÁQUINAS VIVIENTES El hecho de que los sistemas vivos son máquinas no puede demostrarse apelando a sus componentes. Más bien se debe mostrar su organización mecanicista de manera tal, que sea obvio cómo todas sus propiedades surgen de ella. Para hacer esto, describiremos primero la clase de máquinas que son los sistemas vivientes, y en seguida indicaremos cómo las propiedades peculiares que los caracterizan pueden surgir como consecuencia de la organización de esta clase de máquinas.

Máquinas autopoiéticas Entre las máquinas, las hay que mantienen algunas de sus variables constantes o dentro de un rango limitado de valores. En la organización de esas máquinas, esto debe expresarse de tal modo que el proceso se defina como verificado íntegramente dentro de los límites que la misma organización de la máquina especifica. Tales máquinas son homeostáticas, y toda retroalimentación es interior a ellas. Si uno dice que hay una máquina M con retroalimentación a través del medio circundante, tal que los efectos de su salida afectan su entrada, en realidad está hablando de una máquina más grande, M', que en su organización definitoria incluye al medio circundante y al circuito de retroalimentación.

Las máquinas autopoiéticas son máquinas homeostáticas. Pero su peculiaridad no reside en esto sino en la variable fundamental que mantienen constante. Una máquina autopoiética es una máquina organizada como un sistema de procesos de producción de componentes concatenados de tal manera que producen componentes que: i) generan los procesos (relaciones) de producción que los producen a través de sus continuas interacciones y transformaciones, y ii) constituyen a la máquina como una unidad en el espacio físico. Por consiguiente, una máquina autopoiética continuamente especifica y produce su propia organización a través de la producción de sus propios componentes, bajo condiciones de continua perturbación y compensación de esas perturbaciones (producción de componentes). Podemos decir entonces que una máquina autopoiética es un sistema homeostático que tiene a su propia organización como la variable que mantiene constante. Esto debe entenderse claramente. Toda unidad tiene una organización especificable en términos de Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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relaciones estáticas o dinámicas, relaciones entre elementos o relaciones entre procesos o ambos. Entre estos casos posibles, las máquinas autopoiéticas son unidades cuya organización queda definida por una concatenación particular de procesos (relaciones) de producción de componentes, la concatenación autopoiética, y no por los componentes mismos o sus relaciones estáticas. Puesto que las relaciones de producción de componentes existen sólo como procesos, si éstos se detienen, las relaciones de producción desaparecen; en consecuencia, para que una máquina sea autopoiética es necesario que las relaciones de producción que la definen sean continuamente regeneradas por los componentes que producen. Más aún, para que estos procesos constituyan una máquina, deben concatenarse para constituir una unidad, y esto es posible sólo en la medida que los componentes que ellas producen se concatenan y especifican una unidad en el espacio físico. La concatenación autopoiética de procesos en una unidad física, entonces, distingue a las máquinas autopoiéticas de todo otro tipo de unidad. En efecto: i) en una máquina hecha por el hombre, como un automóvil, hay una organización dada en términos de procesos. Sin embargo éstos no son procesos de producción de componentes que especifiquen al automóvil como una unidad, ya que aquéllos son producidos por otros procesos que no participan en la definición de la organización del automóvil. Máquinas de este tipo son sistemas dinámicos no autopoiéticos. ii) En una unidad natural como un cristal, las relaciones espaciales entre los componentes especifican una organización reticular que lo define como miembro de una clase (un cristal de una especie particular), en tanto que los tipos de componentes que lo constituyen lo especifican como un caso particular en esa clase. Luego, en un cristal la organización queda especificada por las relaciones espaciales que definen las posiciones relativas de los componentes, en tanto que los componentes mismos especifican el carácter unitario del cristal. No ocurre así con las máquinas autopoiéticas. En efecto, aunque encontramos relaciones espaciales entre sus componentes cada vez que la fijamos, real o conceptualmente, para su observación, las relaciones espaciales observadas no la definen ni podrían definirla como autopoiética. Esto se debe a que las relaciones espaciales entre los componentes de una máquina autopoiética quedan especificadas por la red de relaciones de producción que constituyen su organización y están por consiguiente en un cambio continuo. La organización de un cristal, por lo tanto, está en un domino diferente al de la organización autopoiética: un dominio de relaciones entre componentes, y no de relaciones de producción de componentes, un dominio de procesos, no de concatenación de procesos. En general reconocemos esto al decir que los cristales son estáticos.

Es importante comprender que al definir una máquina autopoiética no estamos usando la noción de organización en un sentido místico o trascendental, pretendiendo que tiene un valor explicativo de por sí. La estamos usando para referirnos a las relaciones específicas que definen un sistema autopoiético. La organización autopoiética significa simplemente procesos concatenados de una manera específica tal que los procesos concatenados producen los componentes que constituyen y especifican al sistema como una unidad. Es por esta razón que podemos decir que cada vez que esta organización se concreta en un sistema real, el dominio de deformaciones Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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que este sistema puede compensar sin perder su identidad deviene en dominio de cambios en el cual el sistema, mientras existe, mantiene constante su organización. Es adecuado condensar esta descripción diciendo que los sistemas autopoiéticos son sistemas homeostáticos que tienen a su propia organización como la variable que mantienen constante. Las consecuencias de esta organización son importantísimas: i. Las máquinas autopoiéticas son autónomas; es decir, subordinan todos sus cambios a la conservación de su propia organización, independientemente de cuan profundas sean las demás transformaciones que puedan sufrir durante el proceso.

Otras máquinas, llamadas en lo sucesivo alopoiéticas, producen con su funcionamiento algo distinto de ellas mismas -como en el caso del automóvil...

Estas máquinas no son autónomas, ya que los cambios que experimenten están, necesariamente supeditados a la producción de un producto distinto de ellas. ii. Las máquinas autopoiéticas poseen individualidad; esto es, por medio de la mantención invariante de su organización conservan activamente una identidad que no depende de sus interacciones con un observador. Las máquinas alopoiéticas tienen una identidad que depende del observador y que no se determina en su operar porque el producto de éste es diferente de su organización. iii. Las máquinas autopoiéticas son definidas como unidades por, y sólo por, su organización autopoiética: sus operaciones establecen sus propios límites en el proceso de autopoiesis. No ocurre así con las máquinas alopoiéticas, cuyos límites los fija el observador que, especificando las superficies de entrada y de salida determina lo que es pertinente a su funcionamiento. iv. Las máquinas autopoiéticas no tienen entradas ni salidas. Pueden ser perturbadas por hechos externos, y experimentar cambios internos que compensan esas perturbaciones. Si éstas se repiten, la máquina puede pasar por series reiteradas de cambios internos, que pueden ser o no los mismos. Sin embargo, cualquier serie de cambios internos que se produzca está subordinada a la conservación de la organización de la máquina, siendo esta condición definitoria de las máquinas autopoiéticas. Así, toda relación entre dichos cambios y la serie de perturbaciones que podamos señalar, pertenece al dominio en que se observa la máquina y no a su organización. Luego, aunque una máquina autopoiética puede tratarse como máquina alopoiética, esto no revela su organización en cuanto máquina autopoiética.

Una organización puede permanecer constante siendo estática, o manteniendo constantes sus componentes, o bien manteniendo constantes las relaciones entre componentes que por otra parte están en continuo flujo o cambio. Las máquinas autopoiéticas son organizaciones de esta última clase. Ellas mantienen constantes las relaciones que las definen como autopoiéticas. La forma real en que una organización así puede concretarse efectivamente, varía según la naturaleza (las propiedades) de los elementos físicos que la materializan. En consecuencia, puede haber muchas clases Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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distintas de máquinas autopoiéticas; no obstante, todas ellas serán tales que cualquier interferencia física con su funcionamiento fuera de su campo de compensaciones dará por resultado su desintegración: la pérdida de su autopoiesis. Más aún, la forma real en que se materializa la organización autopoiética de estas máquinas determina qué alteraciones pueden sufrir sin desintegrarse y, por ende, el dominio de interacciones en que es posible observarlas. Estos rasgos de materialización de las máquinas autopoiéticas concretadas en sistemas físicos nos permiten referirnos a casos particulares de ellas, situarlas en nuestro campo de manipulación y descripción y, por consiguiente, observarlas en el contexto de un dominio de interacciones exterior a su organización. Esto tiene dos clases de consecuencias fundamentales: i. Podemos describir las máquinas autopoiéticas, y también manejarlas, como partes de un sistema más amplio que determina los hechos exteriores que pueden perturbarlas. Así, según ya dijimos, podemos considerar esos hechos perturbadores como entradas, y considerar como salidas los cambios de la máquina destinados a neutralizar esas perturbaciones. Esto equivale a tratar como alopoiética una máquina autopoiética. En efecto, si los hechos exteriores que la perturban son de una cierta regularidad, una máquina autopoiética puede incorporarse a un sistema más amplio en calidad de componente alopoiético, sin que su organización autopoiética varíe en nada. ii. Podemos analizar una máquina autopoiética en sus partes materiales y tratar como máquinas alopoiéticas cualquiera de sus mecanismos parciales homeostáticos y reguladores, definiendo sus superficies de entrada y de salida; esto es posible con independencia de la organización autopoiética del sistema que integran porque podemos definir un contexto diferente para nuestra observación. Estas submáquinas, por lo tanto, no son necesariamente componentes de la máquina autopoiética que integran, porque estos componentes quedan definidos por relaciones que ellos satisfacen al determinar la organización de la máquina autopoiética. El que podamos dividir las máquinas autopoiéticas en partes, no revela la naturaleza del campo de interacciones determinado por ellas en su calidad de entidades concretas operantes en el universo físico.

Sistemas vivientes Es trivialmente obvio que, si son máquinas, los sistemas vivos son máquinas autopoiéticas: transforman la materia en ellos mismos, de tal manera, que su producto es su propia organización. Consideramos también verdadera la afirmación inversa: si un sistema es autopoiético, es viviente. En otras palabras, sostenemos que la noción de autopoiesis es necesaria y suficiente para caracterizar la organización de los sistemas vivos. Esta equivalencia puede no parecer obvia, por razones que no pertenecen al dominio de la organización de las máquinas autopoiéticas, sino que son del dominio de la descripción y evaluación por parte del observador y expresan un rechazo apriorístico. He aquí algunas de esas razones:

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i. En general, las máquinas se consideran artefactos hechos por el hombre, con propiedades determinísticas que las hacen perfectamente predecibles, al menos conceptualmente. Los sistemas vivos se consideran autónomos, en última instancia impredecibles, de comportamiento intencional similar al nuestro. Si los sistemas vivientes fueran máquinas, podría fabricarlos el hombre, y parece increíble que el hombre pueda hacer un sistema vivo. Opinión fácil de descalificar porque implica, o que los sistemas vivientes no pueden entenderse por ser demasiado complejos para nuestro pobre intelecto, o que derivan de principios todavía desconocidos, o que los principios que los generan son decididamente incognoscibles -juicios todos apriorísticos, sin la debida demostración. Parece temerse que la maravilla de lo vivo y lo animado, desaparecería si el hombre pudiese no sólo reproducir, sino diseñar, un sistema vivo. ii. En la medida en que se ignora la naturaleza de la organización viva, no es posible reconocer cuándo se está ante un sistema que la exhibe, ya como síntesis material, ya como descripción. Uno no puede saber qué organización es viviente, a menos que uno sepa cuál es la organización de lo vivo. En la práctica, se acepta que son vivos las plantas y los animales, pero se los caracteriza como tales enumerando sus propiedades. Entre éstas, figuran como determinantes la reproducción y la evolución; a la posesión de dichas propiedades se subordina la condición de viviente. No obstante, cuando estas propiedades aparecen en un sistema, concreto o conceptual, hecho por el hombre, se señalan como importantes otras propiedades, y ningún sistema sintético se acepta como vivo. iii. Con mucha frecuencia, se supone que la observación y la experimentación deberían revelar la naturaleza de los sistemas vivientes, y no se cree necesario para caracterizar el organismo vivo ningún análisis teórico. Sería muy largo exponer por qué discrepamos de este empirismo extremado. Diremos simplemente que argumentos epistemológicos e históricos justifican con creces la opinión contraria: ningún experimento ni observación son significativos a menos que se hagan e interpreten dentro de un marco teórico explícito.

Nuestro intento fue presentar una caracterización de los sistemas vivientes tal que de ella pudiera derivarse toda su fenomenología. Hemos tratado de hacerlo indicando la autopoiesis como condición necesaria y suficiente para que un sistema sea vivo.

No siempre es fácil saber si se ha alcanzado una meta dada. En el caso presente, la única indicación posible de su logro es el reconocimiento del lector de que toda la fenomenología de los sistemas vivientes, incluidas la reproducción y la evolución, en efecto requiere la autopoiesis y depende de ella. A esto están dedicados los capítulos siguientes.

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MATERIALIZACIONES DE LA AUTOPOIESIS* Humberto Maturana y Francisco Varela

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A AFIRMACIÓN DE QUE LOS SISTEMAS AUTOPOIÉTICOS SON SISTEMAS vivientes exige demostrar que toda la fenomenología de un sistema vivo puede reducirse o subordinarse a su autopoiesis. Es obvio que esta demostración no puede consistir en enumerar todos los fenómenos biológicos y presentar casos de sistemas autopoiéticos que los exhiben. Más bien debe consistir en probar que la autopoiesis, o constituye todos los fenómenos biológicos, o bien es necesaria y suficiente para que se produzcan, si las debidas condiciones no determinantes están dadas.

NOCIONES DESCRIPTIVAS Y CAUSALES Un sistema autopoiético es definido como unidad por su organización autopoiética.

Para que esta organización se materialice en un sistema físico, se requieren componentes definidos por su papel en la autopoiesis y descriptibles solamente en relación con ella. Además, esos componentes sólo pueden concretarse en elementos materiales capaces de exhibir las propiedades necesarias en las condiciones especificadas por la organización autopoiética, y deben ser producidos en la debida relación topológica dentro del sistema autopoiético concreto que ellos integran. Por consiguiente, una organización autopoiética constituye un dominio cerrado de relaciones especificadas solamente con respecto a la organización autopoiética que ellas componen, determinando así un espacio donde puede materializarse esta organización como sistema concreto, espacio cuyas dimensiones son las relaciones de producción de los componentes que lo constituyen: i. Relaciones constitutivas, que determinan que los componentes producidos constituyan la topología en que se materializa la autopoiesis. ii. Relaciones de especificidad, que determinan que los componentes producidos sean precisamente aquellos componentes definidos por su participación en la autopoiesis. iii. Relaciones de orden, que determinan que la concatenación de los componentes en sus relaciones de especificidad, constitutivas y de orden sean las especificadas por la autopoiesis.

La forma en que estas relaciones de producción se concreten en un sistema material depende por supuesto, de cómo se materialice la autopoiesis. Sin embargo, hay ciertas nociones generales, aplicables a cualquier sistema autopoiético concreto, que debemos mencionar desde luego: * Tomado de Maturana Humberto R.y Varela Francisco G. Máquinas y Seres Vivos. Editorial Universitaria 1995.

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i. Aunque el análisis de la constitución material de los componentes y la descripción de sus propiedades, en un campo tal de interacciones que cumplan los requisitos para su participación en un sistema autopoiético, incluiría necesariamente conceptos de energética y termodinámica, estos conceptos no entran en la caracterización del sistema autopoiético. Si los componentes pueden materializarse, la organización puede materializarse; queda implícito el cumplimiento de todas las relaciones termodinámicas y energéticas. Así, por ejemplo, en el caso concreto de la célula -que consideraremos en la sección siguiente-, las relaciones energéticas que posibilitan ciertas reacciones con participación del ATP, no son constitutivas de la organización autopoiética. Sin embargo, sí es constitutivo de la organización autopoiética el hecho de que determinadas moléculas tengan entre sus propiedades la posibilidad de cierta interacción, porque en el contexto de esa interacción mantienen las debidas relaciones energéticas. ii. Las nociones tales como especificidad y orden, son referenciales; es decir, carecen de significado fuera del contexto en que son definidas. Así, cuando hablamos de relaciones de especificidad, nos referimos a la especificación de los componentes en el contexto de aquello que define al sistema como autopoiético. Damos por subentendido cualquier otro posible factor de especificidad, por muy necesario que sea para que sus componentes sean factibles, pero que no esté definido por la organización autopoiética. Algo parecido ocurre con la noción de orden. Las relaciones de orden se refieren al establecimiento de procesos que aseguran la presencia de los componentes en la concatenación cuyo resultado es la autopoiesis.

No se connota ninguna otra referencia, por concebible que sea para otros aspectos de la descripción. iii. Una organización autopoiética adquiere unidad topológica mediante su materialización en un sistema autopoiético concreto que conserva su identidad mientras sigue siendo autopoiético. Además, el espacio determinado por dicho sistema es completo en sí y no puede describirse usando dimensiones que definan otro aspecto. No obstante, cuando nos referimos a nuestras interacciones con un sistema autopoiético concreto, proyectamos ese sistema sobre el espacio en que efectuamos nuestras manipulaciones, y hacemos una descripción de esta proyección. Podemos hacer esto porque interactuamos con los componentes del sistema autopoiético a través de aquellas propiedades de sus elementos constitutivos que no quedan en el espacio autopoiético, y modificamos el sistema autopoiético modificando sus componentes. Pero nuestra descripción sigue al consiguiente cambio de la proyección del sistema autopoiético en el espacio que describimos, no en el espacio autopoiético. iv. Las nociones tales como codificación y transmisión de informaciones no entran en la determinación de un sistema autopoiético concreto, porque no constituyen en él elementos causales. Así, la noción de especificidad no implica codificación, información ni instrucciones; solamente describe ciertas relaciones determinadas dependientes de la organización autopoiética, que dan por resultado la producción de los componentes específicos. La dimensión correcta es la de las relaciones de especificidad. Decir que el sistema, o parte de él, codifica la especificidad, no es Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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sólo una mala designación, sino también induce a error; y esto, porque esa expresión representa la aplicación de un proceso que ocurre en el espacio de la autopoiesis a un proceso que ocurre en el espacio del diseño humano (heteropoiesis), y no una reformulación del fenómeno. La noción de codificación es una noción cognoscitiva que representa las interacciones del observador, y no un fenómeno operativo en el dominio físico. Lo mismo rige para la noción de regulación. Esta noción es válida en el campo de descripción de la heteropoiesis, y refleja la observación y descripción simultáneas, por el diseñador (o su equivalente), de transiciones interdependientes del sistema que ocurren en un orden preestablecido y a velocidades especificadas. La dimensión correspondiente en un sistema autopoiético es la de producción de orden; pero otra vez aquí en el contexto de la autopoiesis, y no de ningún estado particular del sistema que aparezca proyectado en nuestro campo de descripciones. La noción de regulación puede, pues, entrar en la descripción, pero no constituye un elemento causal de la organización autopoiética.

MATERIALIZACIÓN MOLECULAR Que una célula es un sistema autopoiético, es trivialmente visible en su ciclo vital. Lo que no es trivial es cómo la célula es una materialización molecular de la autopoiesis.

Esto es aparente al analizarla en términos de las dimensiones de su espacio autopoiético: 1. Las relaciones constitutivas son relaciones que determinan la topología de la organización autopoiética y, por ende, sus límites físicos. La producción de relaciones constitutivas mediante la producción de los componentes que mantienen esas relaciones, es una de las dimensiones definitorias de un sistema autopoiético. En la célula, tales relaciones constitutivas se producen por medio de la producción de moléculas (proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos) que determinan la topología de las relaciones de producción en general; vale decir, de moléculas que determinan las condiciones de proximidad física necesaria para que los componentes mantengan las relaciones que los definen. La célula determina sus límites físicos mediante su dimensión de producción de las relaciones constitutivas que especifican su topología. En la célula no hay ninguna especificación de lo que ella no es.

2. Las relaciones de especificidad son relaciones que determinan la identidad (las propiedades) de los componentes de la organización autopoiética y, por lo tanto, su factibilidad material. La producción de relaciones de especificidad mediante la producción de componentes que puedan mantener esas relaciones, es otra de las dimensiones definitorias de un sistema autopoiético. En la célula, las relaciones de especificidad se producen principalmente por medio de la producción de ácidos nucleicos y proteínas que determinan la identidad de las relaciones de producción en general. Es ostensible que en la célula esto se obtiene, por una parte, mediante relaciones de especificidad entre el ADN, el ARN y las proteínas, y por otra parte, Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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mediante relaciones de especificidad entre las enzimas y los substratos. Tal producción de relaciones de especificidad vale solamente dentro del substrato topológico determinado por la producción de relaciones constitutivas. En la célula en cuanto sistema autopoiético, no hay producción de relaciones de especificidad que no sean definitorias.

3. Las relaciones de orden son aquellas que determinan la dinámica de la organización autopoiética determinando la concatenación de las relaciones constitutivas, de especificidad y de orden y, por consiguiente, su realización efectiva. El establecimiento de relaciones de orden mediante la producción de componentes que controlan la producción de relaciones (constitutivas, de especificidad y de orden), representa la tercera dimensión del espacio autopoiético.

En la célula, estas relaciones se producen principalmente por medio de la producción de componentes (metabolitos, ácidos nucleicos y proteínas) que controlan la velocidad de producción (síntesis y transformación) de todos los componentes requeridos por la producción de relaciones constitutivas, de especificidad y de orden. Las relaciones de orden forman, pues, una trama de relaciones paralelas -constitutivas, de especificidad y de orden- que constituyen la célula, en cuanto sistema en el cual se mantiene constante la relación de producción que determina esta trama, como unidad material topológica y dinámica. No hay, por parte de la organización autopoiética de la célula, ninguna ordenación de procesos que no le pertenecen.

El ADN entra en la especificación de los polipéptidos y, por lo tanto, de las proteínas enzimáticas y estructurales- que intervienen específicamente en la producción de prótidos, ácidos nucleicos, lípidos, glúcidos y metabolitos. Los metabolitos (que incluyen todas las moléculas pequeñas, monoméricas o no, producidas en la célula) participan en la determinación de las velocidades de los diversos procesos y reacciones, en paralelo y secuenciales que constituyen la célula, estableciendo, ya por delimitación ya por participación constitutiva, una red de velocidades interdependientes tal, que toda reacción es una función del estado total de la red que ellos integran. Todos los procesos ocurren ligados a una topología determinada por la participación de los mismos en las relaciones constitutivas.

Como observadores, nosotros podemos proyectar todos los procesos celulares sobre un sistema de tres coordenadas ortogonales y decir legítimamente, con validez para la proyección, que la especificación es primordialmente producida por ácidos nucleicos, la constitución por proteínas y el orden (regulación) por metabolitos. Sin embargo, el espacio autopoiético es curvo y cerrado en el sentido de que es determinado enteramente por él mismo, y tal proyección representa nuestra relación cognoscitiva con él, pero no su constitución. En él la especificación tiene lugar en todos los puntos donde su organización determina un proceso específico (síntesis de proteínas, acción enzimática, permeabilidad selectiva); la ordenación tiene lugar en todos los puntos donde dos o más procesos se entrecruzan (cambios de velocidad o de sucesión, efectos aloestéricos, inhibición competitiva y no competitiva, activación, desactivación, etc) Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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determinados por la organización; la constitución se efectúa en todas las partes donde la organización determina relaciones de proximidad física (membranas, partículas, sitio activo de las enzimas). Lo que hace de este sistema una unidad con identidad e individualidad, es que todas las relaciones la producción están organizadas en un todo descriptible como sistema homeostático, que tiene su propia unicidad por variable que mantiene constante a través de la producción de sus componentes. En un sistema así, cualquier deformación en cualquier lugar no se compensa retrotrayendo el sistema a un estado idéntico en sus componentes, como el que se describiría proyectándolo sobre un espacio cartesiano tridimensional. Se compensa retrotrayéndolo a la misma organización definida como la relación entre las relaciones de producción de relaciones constitutivas de especificidad y de orden que es la autopoiesis. En otras palabras, es condición constitutiva de tal sistema el que toda compensación lo mantiene en el espacio autopoiético.

Hemos señalado cómo todos los rasgos biológicos de la célula en cuanto unidad son determinados por su autopoiesis. En efecto, lo único que define a la célula como unidad (como individuo) es su autopoiesis, y la única restricción impuesta a la existencia de una célula es la conservación de la autopoiesis. Puede variar todo lo demás: pueden variar las relaciones de topología, de especificidad y de orden, siempre que constituyan una trama en un espacio autopoiético.

ORIGEN La producción de relaciones de constitución, de especificidad y de orden, no es privativa de los sistemas autopoiéticos: es inherente a las interacciones entre unidades en general, y a las interacciones moleculares en particular, y depende delas propiedades de las unidades (moléculas o no) expresadas en las relaciones geométricas y energéticas que ellas adopten, Así, las propiedades geométricas de las moléculas determinan un dominio de proximidades físicas o de relaciones espaciales en que pueden entrar, o sea las relaciones de constitución. Las propiedades químicoenergéticas de las moléculas determinan las interacciones en que pueden participar, y, por ende, sus relaciones de especificidad como dimensión ortogonal respecto de las relaciones constitutivas. Juntas, unas y otras determinan la sucesión y concatenación de las interacciones moleculares, o sea, de las relaciones de orden. Por lo tanto, en un sistema molecular puede surgir la autopoiesis si las relaciones de producción están concatenadas de tal manera, que producen componentes que hacen del sistema una unidad que genera continuamente su carácter unitario. Esto equivale a decir que la autopoiesis surge cuando la relación que concatena dichas relaciones se produce y se Mantiene constante a través de la producción de los componentes moleculares que forman el sistema mediante esta concatenación. De modo que, en general, la cuestión del origen de un sistema autopoiético es una cuestión acerca de las condiciones que deben cumplirse para el establecimiento de un espacio autopoiético. No es, pues, un problema químico, en términos de cuáles moléculas tomaron o pueden tomar parte en el proceso, sino el problema general de qué relaciones deben satisfacer las moléculas, o cualesquiera unidades constitutivas, para generar una unidad en dicho espacio.

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Comentario: i. Un sistema autopoiético es definido como una unidad por y a través de su organización autopoiética, y tiene existencia topológica en el espacio en que sus componentes tienen existencia como entidades que pueden interactuar. Para los seres vivos tal espacio es el espacio físico. Sin unidad topológica en un espacio determinado, un sistema no existe en ese espacio y, por consiguiente, sólo puede ser un sistema en el dominio de nuestra descripción, donde su unidad se estipula conceptualmente pero carece de la dinámica de las relaciones de producción que lo constituirían como sistema operante. ii. El establecimiento de un sistema autopoiético no puede ser un proceso gradual: el sistema autopoiético o está ahí, o no está. En efecto, su establecimiento no puede ser un proceso gradual porque un sistema autopoiético es definido como sistema vale decir, como unidad topológica- por su organización. Luego, una unidad topológica o está conformada por su organización autopoiética y el sistema autopoiético existe y permanece, o bien no hay unidad topológica, o la hay conformada de distinta manera, y no existe un sistema autopoiético, sino alguna otra cosa. En consecuencia, no hay ni puede haber sistemas intermedios. Podemos describir un sistema y hablar de él como si pudiera, con poca transformación, convertirse en un sistema autopoiético, porque podemos imaginar sistemas diferentes con los cuales lo comparamos; pero un sistema así sería intermedio solamente en nuestra descripción, y en ningún sentido una organización intermedia. iii. Los procesos autocatalíticos no son sistemas autopoiéticos; entre otras cosas, ellos no determinan su propia topología. Su topología es determinada por un envase que es parte de la especificación del sistema pero ajeno a la operación de autocatálisis.

En el espacio físico abundan los procesos de esta clase o similares. También es corriente el acoplamiento de procesos independientes para formar sistemas más extensos; éstos pueden o no ser unidades definidas por las circunstancias de su formación en un espacio dado, físico o de otra clase. Pero ellos no constituirán, ni participarán en la constitución de un sistema autopoiético, a menos que el sistema que forman llegue a definirse como unidad topológica en un espacio dado por su organización autopoiética. Una unidad se define mediante una operación de distinción que lo define, y su origen es coincidente al establecimiento de dicha operación. iv. El problema del origen de los sistemas autopoiéticos tiene dos aspectos: uno se refiere a su factibilidad y el otro, a su posibilidad de aparición espontánea. Cabe formular el primer aspecto de la manera siguiente: el surgimiento de cualquier sistema depende de la presencia de los componentes que lo integran y de las clases de interacciones en que pueden entrar; luego, dados los componentes apropiados y la debida concatenación de sus interacciones, el sistema se hace real. La cuestión concreta relativa a la factibilidad de un sistema autopoiético molecular es, pues, la cuestión de las condiciones en que pueden concatenarse diversos procesos Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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químicos para formar unidades topológicas que constituyen redes en el espacio autopoiético. El segundo aspecto se puede enunciar así: dadas las factibilidades de los sistemas autopoiéticos y la existencia de sistemas autopoiéticos terrestres, ¿hay condiciones naturales en los que éstos pueden generarse espontáneamente?

Concretando, la cuestión sería: ¿Cuáles fueron o son las condiciones naturales en que surgieron o surgen espontáneamente en la Tierra componentes cuyas propiedades hacen factibles algunos sistemas autopoiéticos? Esta pregunta no puede contestarse independientemente de la forma como se responda la cuestión de la factibilidad, especialmente en lo que se refiere a la factibilidad de una o varias clases distintas de sistemas autopoiéticos moleculares. La actual presencia en la Tierra de una modalidad de organización autopoiética (el sistema ácido nucleicoproteína) no se puede interpretar en el sentido de que la cuestión de la factibilidad tiene una sola respuesta.

Las nociones que hemos comentado son válidas para el origen (la formación) de los sistemas autopoiéticos en cualquier nivel de materialización molecular o supramolecular. No nos detendremos en las circunstancias particulares de ninguna de esas materializaciones. Dejaremos este asunto hasta aquí, y tomaremos la existencia de los sistemas vivientes como prueba existencial de la factibilidad de la organización autopoiética. Lo que consideraremos en seguida es la importancia de la unidad topológica para la diversidad de los sistemas autopoiéticos.

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TRIUNFOS DE LA REALIMENTACIÓN* J. Briggs y D. Peat LO COLECTIVO AUTÓNOMO

L

AS APRECIACIONES DE PRIGOGINE ACERCA DEL CAOS enfatizan la diferencia entre una visión mecánica y una visión holística de la naturaleza. Otro modo de entender esta vasta diferencia consiste en examinar la realimentación.

Si una máquina funciona mal, encontrar el problema es relativamente fácil. Se ha roto un eslabón en la cadena de causa y efecto de las partes. Encontramos el eslabón y lo reparamos. Sin embargo, cuando el cuerpo humano funciona mal, un médico puede diagnosticar que el culpable es determinado elemento, pero en realidad la "causa" de toda perturbación de nuestra salud siempre es múltiple, pues un organismo viviente está constituido por una apabullante cantidad de rizos de realimentación. En los rizos de las estructuras vivientes están entretejidos la transmutación de los alimentos en energía, la contracción muscular, la regulación de la temperatura corporal, el movimiento de las hormonas y los neurotransmisores, las acciones reflejas tales como la dilatación del iris del ojo en la oscuridad repentina, o la aceleración del corazón en presencia del peligro.

Los rizos de realimentación negativa regulan, los rizos positivos amplifican. Miríadas de rizos están enlazados de tal modo que la organización interna de un organismo puede adaptarse continuamente a las exigencias ambientales. Podemos desarmar una máquina en partes y ensamblarla de nuevo para que funcione normalmente, pero esto no se puede hacer con una entidad viva. Si se pierde una pieza funcional, la máquina se detiene. En cambio, si un organismo pierde una parte funcional, puede compensar la parte faltante a través de sus rizos de realimentación y seguir andando. Por último, una máquina convierte el combustible en calor y movimiento, pero no convierte el combustible en sí misma, como lo hace un organismo a través de la realimentación.

Estas propiedades de la realimentación, sobre todo la de autorrenovación constante, confieren a los sistemas vivientes características singulares. La ciencia define estas características con el concepto de "autopoiesis".

Las estructuras autopoiéticas se encuentran en un complejísimo extremo del espectro natural de los "sistemas abiertos". El espectro abarca desde sistemas autoorganizativos simples (los remolinos, la Mancha Roja de Júpiter) hasta estructuras disipativas químicas más complicadas (la reacción Belousov-Zhabotinsky) y sistemas autopoiéticos de elevada complejidad (nosotros mismos). Los sistemas autopoiéticos son criaturas notables y paradójicas. Por ejemplo, las estructuras autopoiéticas, al tener capacidad de autorrenovación, son muy autónomas, y cada cual posee una identidad propia que * Tomado DE: Briggs J. y Peat D. Espejo y reflejo: del caos al orden. Gedisa. Barcelona. 1989

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mantiene continuamente. No obstante, al igual que otros sistemas abiertos, las estructuras autopoiéticas están inextricablemente encastradas en un ambiente, e inextricablemente fundidas con él. Dicho ambiente es por fuerza un ámbito alejado del equilibrio constituido por flujos de alta energía que involucran alimento, luz solar, agentes químicos disponibles y calor. Para expresar la paradoja de otro modo, cada estructura autopoiética tiene una historia singular, pero esta historia está ligada con la historia del ámbito más vasto y a otras estructuras autopoiéticas: un entrelazamiento de flechas de tiempo. Las estructuras autopoiéticas tienen límites definidos, tales como una membrana semipermeable, pero los límites son abiertos y conectan el sistema con el mundo circundante con una complejidad casi inimaginable.

Se han realizado filmes de acción rápida acerca de personas trabadas en conversación, y ellos ilustran la paradoja autopoiética. Los filmes revelan que una danza sutil se produce entre el que habla y el que escucha, una acción rítmica de ida y vuelta que parece respetar una coreografía precisa. El espectador del filme parece estar en presencia de los movimientos de un solo organismo. La conversación revela la sutil interconexión que subyace a todas las estructuras autónomas. Análogamente, nuestros más íntimos pensamientos y sentimientos surgen de una constante realimentación, y del flujo de los pensamientos y sentimientos de otras personas que han influido en nosotros. Nuestra individualidad es sin duda parte de un movimiento colectivo. Ese movimiento tiene la realimentación en sus raíces.

EL PLANETA NO LINEAL La naturaleza de las estructuras autopoiéticas, basada en la realimentación, no deben n sorprendemos, pues desde los comienzos la vida en la Tierra se ha construido mediante una interconexión basada en la realimentación. Esa interconexión tenía sus raíces en el caos, algo que tampoco debería sorprendernos.

Recordemos la asombrosa complejidad que hallábamos en los confines del conjunto de Mandelbrot. Ahora imaginemos las formas giratorias de esa iteración puramente matemática como una visión metafórica de los procesos químicos que en un tiempo burbujearon y se coagularon en la Tierra primordial.

Según Sherwood Chang, del centro de investigación Ames de la NASA, las estructuras disipativas que condujeron a la vida en nuestro planeta tal vez comenzaron en el caótico contacto entre superficies sólidas, líquidas y gaseosas, donde hay un flujo de alta energía.

Algunos científicos sugieren que en este nexo caótico las estructuras químicas autocatalíticas como la reacción Belousov-Zhabotinsky constituyeron una forma de protovida y que en la Tierra primitiva florecieron muchas variaciones de este tipo de reacción. Reaccionando ante este ámbito alejado del equilibrio, los descendientes de estas primeras estructuras autocatalíticas, autorreferenciales y autosimilares se eslabonaron para formar una estructura más vasta de rizos de realimentación llamada hiperciclo. El ARN era un hiperciclo.

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La emergencia del ARN y su importante descendiente, el ADN, fueron pasos radicales para la autosimilitud surgida del caos. A través del ARN y el ADN, el hiperciclo incrementó en gran medida su capacidad para la iteración y la autorreplicación. Como el proceso de copia del ADN también creaba variaciones, las interacciones no sólo reprodujeron las mismas formas sino que produjeron gran cantidad de formas nuevas.

Los microbios a los que dio nacimiento el hiperciclo del ARN eran tremendamente adaptables ante las crudas condiciones de la Tierra primitiva.

Los miles de variedades de microbios que inicialmente habitaron y todavía habitan nuestro planeta se adaptan pasando fragmentos de ADN. Una "raza" de bacterias se puede alterar mediante el simple expediente de barajar su código genético, absorbiendo nuevos fragmentos de ADN o cediendo fragmentos viejos. Mediante este método, las bacterias transformaron la Tierra. El método permitió que equipos integrados por diferentes "razas" bacterianas se acoplaran y los productos de desecho de una raza se convirtieron en recursos alimentarios de otra.

El teórico de sistemas Erich Jantsch señaló una vez que si la meta de la evolución fuera simplemente la adaptación, el cambio evolutivo habría cesado con las bacterias. El mecanismo de realimentación de ADN de las bacterias les permite mutar y adaptarse a toda clase de condiciones adversas con asombrosa celeridad. Pero la evolución parece tener otras metas, sugiere Jantsch, y una de ellas podría ser la mera "intensificación de la vida". En la próxima etapa de intensificación, la realimentación biológica evolucionó hacia una forma radicalmente nueva.

Entre los científicos existe un creciente respaldo hacia una revolucionaria teoría de la evolución por realimentación propuesta por la microbióloga Lynn Margulis, de la Universidad de Boston. Margulis cree que la "nueva clase de célula" que apareció hace 2.200.000 años para convertirse en la base de las células de todas las plantas y animales multicelulares que existen hoy no fue resultado de una mutación genética sino de una simbiosis. No fue producto de una brutal competencia por la supervivencia del más apto, sino de la cooperación. En su libro Microcosmos, escrito con su hijo Dorion Sagan, esta científica afirma: "La competencia en la cual el fuerte gana ha recibido mucha mejor prensa que la cooperación. Pero ciertos organismos superficialmente débiles han sobrevivido formando parte de entidades colectivas, mientras que los presuntamente fuertes, al no haber rendido el truco de la cooperación, fueron arrojados a la pila de residuos de la extinción evolutiva".

Aunque al principio escépticos, la mayoría de los biólogos ahora concuerdan con Margulis y aceptan que la evolución dio un salto brusco cuando los microbios se acoplaron simbióticamente en reacción ante el "holocausto" resultante de la propagación de un producto tóxico de desecho liberado por las cianobacterias, perjudicial para la mayor parte de la vida bacteriana, las cianobacterias incluidas. Esta toxina contaminante era el oxígeno. El "holocausto por oxígeno", como se lo ha llamado, causó una muerte masiva de bacterias e impuso mutaciones que crearon nuevas razas. Algunas bacterias se escabulleron bajo tierra para huir del gas letal, otras desarrollaron la capacidad para Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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"respirar" oxígeno; otras entablaron relaciones de realimentación que condujeron a un nuevo paso en la evolución.

Margulis sugiere que estaba montado el escenario para la simbiosis cuando una de las cianobacterias que estaba provocando el holocausto por oxígeno entró en otra bacteria en busca de alimentos. El organismo huésped se protegió de la repentina presencia del oxigeno de esa célula formando una membrana nuclear alrededor de su ADN, y esto creó la primera célula nucleada.

Una segunda invasión -esta vez llevada a cabo por bacterias alargadas que respiraban oxígeno y entraron en un organismo huésped- activó un cambio claramente simbiótico.

Margulis teoriza que al combatir la invasión de los que respiraban oxígeno, el organismo huésped terminó formando eslabones de realimentación con el invasor y el invasor se quedó, transformando la realimentación en un arreglo muy beneficioso. La relación otorgó al huésped la capacidad para usar el oxígeno como fuente energética y a la vez dio al invasor alargado un ámbito permanente de sostén. La simbiosis testimonia el principio de que una estructura autopoiética cambia con el objeto de permanecer igual. También demuestra uno de los extraños modos en que se produce el acoplamiento por realimentación. Este intento de rechazar a un intruso creó una interacción que creó un matrimonio.

Según la teoría de Margulis, el apareamiento simbiótico entre las dos razas bacterianas eventualmente fue tan total que sólo quedan algunos indicios del origen distinto del intruso. Uno de ellos es el hecho de que los actuales descendientes de esas bacterias intrusas -llamados mitocondrios- forman parte permanente de nuestras células, pero aún poseen un ADN separado.

Margulis cree que el reino vegetal nació en un proceso similar cuando células huésped nucleadas fueron invadidas por las cianobacterias, amantes del sol y productoras de oxígeno. La resultante interacción por realimentación "convenció" a las cianobacterias de quedarse como cloroplastos y otorgó a la nueva célula la capacidad para crear energía a partir del agua y la luz solar, y luego, junto con los mitocondrios de las células, para respirar lo que antes era un desecho tóxico. Los cloroplastos también tienen su propio ADN. Según Margulis, las bacterias espiroquetas, veloces y con forma de destornillador, constituyeron otra intrusión transformada en matrimonio. Si ella está en lo cierto (muchos biólogos no aceptan esta parte de su teoría), las espiroquetas entablaron una relación de realimentación particularmente variada con sus células huésped. Se transformaron en flagelos y cilios, dando movilidad a las nuevas células nucleadas.

También se transformaron en microtúbulos, estructuras fibrosas del interior de la célula que desempeñan diversas funciones, desde el acarreo de mensajes químicos y secreciones a través de la célula hasta la orquestación de la división de cromosomas en el núcleo. Margulis cree que en el curso de la evolución los microtúbulos de las células también evolucionaron para formar axones y dendritas, los extremos activos de las Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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neuronas. La primitiva realimentación entre espiroquetas y células huésped puede haber conducido así al desarrollo del cerebro. Fue un destino irónico. Las espiroquetas son famosas por su rápida movilidad. En un sentido, el proceso que las transmutó en células cerebrales las obligó a sacrificar esta identidad y volverse sedentarias. Por otra parte mantienen su identidad anterior, pues, empacadas e inmóviles en nuestros cráneos, se convirtieron en instrumento de la red de realimentación más veloz de la historia del planeta. Ahora, en un centelleo de movimiento eléctrico, no se desplazan por el cieno primordial sino por los confines más remotos del espacio y del tiempo, siguiendo la relampagueante movilidad del pensamiento humano.

La realimentación simbiótica que dio a las células la capacidad para moverse, realizar la fotosíntesis y usar el oxigeno para "masticar" químicamente sus alimentos, condujo eventualmente a otros tipos de realimentación. Por ejemplo, el sexo. Margulis y Sagan dicen: "El sexo, como la simbiosis, es expresión de un fenómeno universal, el principio de mezclarse y congeniar. Dos organismos, sistemas u objetos bien desarrollados y adaptados se combinan, reaccionan, vuelven a desarrollarse, definirse, adaptarse, y surge algo nuevo".

Eventualmente las células de reproducción sexual creadas mediante la simbiosis se acoplaron y comenzaron a especializarse en la creación de nuevas funciones. Una célula nucleada con cilios puede haberse unido a una segunda célula, así liberando a los microtúbulos de esa célula para que se desarrollara en otros sentidos, por ejemplo, un aparato sensorial. La larga evolución, de las plantas y animales multicelulares había comenzado.

Margulis llega a la conclusión de que, aunque nos consideremos seres autónomos, somos -desde el cerebro a los pies- una compilación de microbios eslabonados por cooperación simbiótica. De hecho, toda vida es una forma de cooperación, una expresión de la realimentación surgiendo del flujo del caos. Según este enfoque, el reino del Emperador Amarillo se construyó y preservó no sólo mediante combates mortales sino mediante una expansiva armonía.

Al mostrar convincentemente que la cooperación es un potente mecanismo para el cambio evolutivo, Margulis suma su voz a la creciente marea de teóricos que exigen una nueva perspectiva de la evolución. Aunque la teoría original de Darwin se puede interpretar de un modo que acepte la cooperación entre los organismos, el enfoque popular y científico de la evolución ha enfatizado por mucho tiempo lo contrario: que el equilibrio natural es el resultado de una intensa competencia entre organismos que conduce a la "supervivencia del más apto".

Pero un relativamente simple cambio de énfasis puede conducir a un drástico cambio en la visión del mundo. El filósofo Robert Augros y el físico George Stanciu han intentado presentar este cambio en una serie de argumentaciones y ejemplos de su libro La nueva biología.

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Ejemplo: el modelo competitivo de la naturaleza predice que dos especies de animales similares deben luchar entre sí por los alimentos y el espacio disponibles. Pero la observación sugiere que dichas luchas son extremadamente raras. Por ejemplo, dos especies de cormoranes de Gran Bretaña han encontrado modos de cambiar la dieta y los nidos para no competir. Aunque ambas especies anidan de manera similar, una busca sus moradas en lo alto de los peñascos o en salientes anchas, mientras que la otra escoge salientes angostas y anida en sitios más bajos. En vez de competir, ambas especies han interactuado con el medio ambiente y entre sí para crear nichos diferentes.

Otro ejemplo: al parecer, la dominación dentro de las especies constituye un testimonio a favor del espíritu competitivo de la naturaleza. Los lobos, los toros, las aves, presuntamente todos tienen jerarquías de dominación. Sin embargo, esta estructura se puede mirar desde el polo opuesto, como un modo ingenioso de evitar competencias dañinas y conflictos. Las luchas de predominio entre los machos de una especie quedan resueltas en cuanto se decide cuál animal es más fuerte. Una vez que eso está claro, cesa la lucha. Este arreglo se puede encarar como un modo no competitivo sino cooperativo de evitar un conflicto donde el individuo más fuerte triunfaría de todos modos sobre el más débil, con daños probables para ambos.

Tercer ejemplo: la teoría darwiniana de la competencia entre especies descansa sobre el supuesto de que la población de una especie crece sin límites a menos que sea contenida por los implacables mecanismos de depredación y hambruna de la naturaleza. Darwin mismo utilizó "cálculos teóricos" para cimentar este supuesto, que él basaba en ejemplos de poblaciones de animales domésticos que se habían "vuelto salvajes" (como las poblaciones de conejos y lagartos). Pero allí donde las especies surgen naturalmente, parecen enlazadas con el ambiente de tal modo que regulan sus cifras demográficas. Las poblaciones existen naturalmente en ciclos limitados. Los estudios acerca del ciervo de cola blanca, el ante, el bisonte, el alce, la oveja de cuernos largos, el íbice de Dall, el hipopótamo, el león, el oso pardo, la foca arpa, el cachalote y muchas otras especies demuestran que las poblaciones alcanzan esta autorregulación bajando o elevando la tasa de natalidad o la edad de primera reproducción, de acuerdo con la densidad de población. Cuando los científicos intentan desplazar a una especie de un territorio, la población permanece estable porque animales de territorios vecinos cubren la laguna (en la sección siguiente veremos cómo las neuronas cerebrales hacen algo similar). No es pues "la naturaleza de rojos dientes y garras" -según la célebre frase de Tennyson- la que mantiene las poblaciones dentro de ciertos límites, sino que aparentemente una población tiene un tamaño natural, tal como lo tiene un organismo individual. El tamaño de la población depende del modo en que está relacionado mediante la realimentación con el medio ambiente configurado por otras especies y recursos ecológicos. Esto tiene sentido porque las especies evolucionan realimentándose con un ambiente en evolución.

A menos que interfieran los seres humanos, lo que mantiene una cifra demográfica es ante todo una realimentación regulatoria y no violenta.* * “Darwin y Wallace llegaron al principio de que la competencia lleva a la supervivencia del más apto tras leer el ensayo de Thomas Malthus sobre la población. Malthus veía la competencia por la subsistencia como el medio que

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Aunque muchos científicos no aceptan el cambio de énfasis representado por el enfoque de la realimentación holística, hay un creciente afán de plantear una alternativa científica ante el darwinismo ortodoxo.

La nueva biología de Augros y Stanciu es uno de estos intentos. El famoso biólogo evolutivo Stephen Jay Gould ha hecho otro al apropiarse de algunas ideas del intelectual ruso Petr Kropotkin. Gould señala que Kropotkin interpretaba El origen de las especies de modo muy diferente al de los científicos europeos y norteamericanos. Kropotkin encontraba en Darwin pruebas de la cooperación en la naturaleza antes que de la competencia, una tesis que el ruso delineó en su libro Socorro mutuo. Kropotktin escribía: "Si nosotros ... preguntamos a la Naturaleza quiénes son los más aptos, si los que continuamente guerrean entre sí o los que se respaldan mutuamente, vemos de inmediato que los animales que adquieren hábitos de socorro mutuo son indudablemente los más aptos. Tienen más oportunidades de sobrevivir, y alcanzan, en sus clases respectivas, el mayor desarrollo de inteligencia y organización corporal". Gould enfatiza que Kropotkin desarrolló esta interpretación de Darwin después de varios viajes a Siberia y al norte de Manchuria, donde no observó una despiadada lucha por la existencia entre algunas especies de animales. Gould comenta: "Se podría argumentar que los ejemplos donde los animales se comportan como gladiadores se han planteado erróneamente como predominantes. Tal vez la cooperación y el socorro mutuo sean un resultado más común de la lucha por la existencia. Tal vez, en la mayoría de las circunstancias, la comunión tenga mayor éxito reproductivo que el combate".

Aun el reduccionista Heinz Pagels, el científico que tan mordazmente denunciaba a Prigogine, llegó a la conclusión de que la teoría darwiiana contiene una explicación limitada y tal vez muy fallida del orden que observamos en la biología.

En su libro Sueños de la razón, publicado en 1988 poco antes de su muerte, Pagels escribía que, desde Darwin, "hemos llegado a ver la selección natural, la elección de mutaciones raras y útiles a partir de miríadas de mutaciones inservibles, como única utilizaba la naturaleza para separar los débiles y perezosos de los industriosos y productivos entre los seres humanos. Bertrand Rusell señaló que Darwin antropomorfizaba la naturaleza al usar la teoría económica -laissze faire- de Malthus para describir la vida como si toda ella estuviera embarcada en una competencia implacable. "Es posible que esta extensión de Malthus haya conducido inadvertidamente a una seria distorsión de nuestra comprensión de la naturaleza, incluyendo, entre otras cosas, la naturaleza de nuestra propia violencia? Por ejemplo, "es posible que el impulso humano de exterminar otras especies, de luchar a muerte por el territorio o el sexo, de librar guerras con nuestra propia especie, sea menos el resultado de instintos animales "naturales" que el de condicionamientos antinaturales provocados por la cultura humana? Si dejamos de lado la analogía (circular) de Darwin -la naturaleza es como el hombre, por tanto el hombre es como la naturaleza-, podemos estar en libertad para observar que los actos agresivos y aparentemente violentos de la depredación animal no son esencialmente espejos de la violencia humana. Un león que opera en la economía del hambre despacha a un antílope rápidamente, y hay mecanismos naturales que ponen a la presa del león en estado de shock, reduciendo el sufrimiento al mínimo.

En cambio, la violencia humana que a menudo nos preocupa rara vez está dirigida a comer lo que mata y está impregnada de sufrimiento. Al contrario de la agresión animal, la agresión humana casi siempre está basada en el yo, un invento de la conciencia y la cultura humanas. Sean cuales fueren sus defectos, la nueva biología por cierto ha posibilitado cuestionar algunos supuestos antes incuestionables que acompañaban a la teoría de Darwin."

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fuente del orden en los sistemas biológicos. "Pero, ¿es correcta esta perspectiva?" Pagels citaba modelos de computación de sistemas genómicos (de genes) diseñados por Stuart Kauffman de la Universidad de Pennsylvania. Dichos modelos sugieren, en palabras de Kauffman, que los sistemas genéticos complejos que interactúan entre sí "exhiben un orden mucho más espontáneo del que imaginábamos, un orden que la teoría evolutiva ha ignorado" (subrayado nuestro). Kauffman cree que esta nueva forma de principio ordenador de la evolución plantea un desafío para los científicos que tratan "de entender cómo dicho autoordenamiento interactúa con la selección natural, cómo la capacita, la guía y la restringe... Los biólogos tienen muy en cuenta la selección natural, pero nunca se han preguntado cómo la selección interactúa con las propiedades colectivas autoordenadas de los sistemas complejos. Estamos entrando en territorio virgen".

El énfasis en la autoorganización y la evolución mediante la dependencia mutua desplaza los conceptos tradicionales de la evolución para acentuar el nuevo concepto de "coevolución". Hay ejemplos de coevolución por todas partes. Por ejemplo, la ancestral planta del maíz, el teosinte, comenzó como una hierba común en la meseta mexicana.

Los humanos la seleccionaron y la cultivaron para obtener mazorcas cada vez más grandes. Ahora ya no se basta a sí misma pero necesita de dedos humanos que le arranquen los gruesos hollejos. Los humanos tampoco andarían muy bien sin el maíz, un alimento decisivo. En una danza de realimentación simbiótica, ambas especies coevolucionaron. ¿Podría la coevolución reemplazar a la evolución darwiniana como explicación primordial de los cambios naturales? Una vez más, los biólogos más ortodoxos se resistirían a semejante idea. Algunos de sus razonamientos se relacionarían con la creencia de que nuestro creciente conocimiento acerca de ese presunto ladrillo de la vida, la molécula de ADN, respalda una imagen de mutaciones desbrozadas mediante la competencia y transmitidas por los genes. Pero aun aquí el enfoque de la realimentación coevolutiva está planteando un desafío.

La mayoría de los científicos evolutivos están convencidos de que el ADN es un plano o esquema determinista dentro de los individuos. El modo en que el código genético se expresa, por cierto, depende de rizos de realimentación entre el organismo en desarrollo y el medio ambiente, pero se supone que el código fija los límites. Por ejemplo, los investigadores afirman que los genes destinan a ciertas personas a ser obesas. Por mucho que respeten sus dietas, su predisposición genética las derrotará. ¿Qué significa decir que los genes son deterministas? Gail Fleischaker, un filósofo de la ciencia que trabaja en colaboración con Margulis, señala que es común que los biólogos afirmen que los genes son el agente ordenador del organismo, pero que dicha afirmación es "totalmente infundada". Los cambios de los organismos pueden estar correlacionados con cambios genéticos, declara Fleischaker, pero eso sólo demuestra que los cambios genéticos pueden afectar o conmocionar la operación del sistema total del organismo. No demuestra que las estructuras genéticas causen o dirijan la operación del sistema. No se puede afirmar que ninguna molécula o tipo de molécula determine el orden del sistema.

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Si los genes no son deterministas, no pueden ser la clave del cambio evolutivo. Esto está sugerido por un hecho curioso. Durante décadas los investigadores han bombardeado el ADN de moscas verdes con rayos X y otros tratamientos para causar mutaciones, produciendo toda clase de monstruosidades y variaciones. Pero ninguna de estas mutaciones ha bastado para crear una nueva especie de mosca. Dicho sea de paso, la opinión neodarwiniana de que la acumulación gradual de mutaciones y variaciones genéticas conduce eventualmente a una nueva especie no está respaldada por las pruebas. Como han señalado biólogos eminentes, tales como Gould, los esqueletos que hay en las rocas cuentan la historia de nuevas especies que surgen de pronto, aparentemente no como resultado de variaciones acumuladas. Augros y Stanciu argumentan que la variación (mutación en el ADN de una especie) no es "la fuente de cambio evolutivo que Darwin pensó que era. Su función consiste en permitir que la especie se adapte sin extinción ni evolución". Esto significa que las mutaciones acumuladas en un plano genético relativamente fijo no conducen por sí mismas a una especie nueva. Las especies nuevas surgen de otros procesos.

Otro tipo de prueba cuestiona además la imagen reduccionista del plano genético, sugiriendo que la analogía puede ser falsa. Los contratistas que construyen un centro de convenciones pueden respetar un plano que les indica cómo organizar sus materiales de construcción. Una vez que el edificio está levantado, el plano se puede utilizar para localizar cables, cañerías o soportes estructurales. ¿Pero qué ocurriría si el plano continuara cambiando como resultado de las variaciones meteorológicas?

Algo así ocurre en el ADN de nuestros cuerpos, según la genetista Barbara McClintock.

La biógrafa de McClintock, la bióloga matemática Evelyn Fox Keller, piensa que los descubrimientos de McClintock pueden constituir la base para "una revolución en el pensamiento biológico".

Trabajando con maíz, McClintock observó que los genes de los cromosomas se desplazan o "trasponen"; incluso parecen cambiar en relación con el estrés ambiental. McClintock propuso la idea, aparentemente estrafalaria, de que el programa genético no está necesariamente fijo en cada individuo. A fines de la década de 1970 otros genetistas hallaron lo que han denominado "genes saltarines" y confirmaron los hallazgos iniciales de McClintock. Sin embargo, Keller dice que a estas alturas la mayoría de los genetistas no entienden que estos genes que se trasponen implican una revolución, aunque algunos comienzan a advertir que existe una contradicción fundamental entre "las propiedades dinámicas del cromosoma que emergen ahora y la perspectiva estática (reduccionista) anterior". Keller escribe: "...aún nadie puede resolver esta contradicción. ¿Hay que repensar las relaciones internas del genoma, explorando modos en que la realimentación interna pueda generar cambio programático? ¿O hay que repensar la relación entre el genoma y su medio ambiente, explorando medios en que el ADN pueda responder a las influencias ambientales? ¿O hay que hacer ambas cosas?

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El aparato genético es incuestionablemente la garantía de la estabilidad básica de la información genética. Pero, también incuestionablemente, es un sistema más complejo de lo que se había pensado, con formas más complejas de realimentación. Tal vez el futuro demuestre que esta complejidad interna puede capacitarlo no sólo para programar el ciclo vital del organismo, con fidelidad a las generaciones pasadas y futuras, sino también para reprogramarse cuando esté expuesto a suficiente tensión ambiental, efectuando pues una especie de "aprendizaje" a partir de la experiencia del organismo.

Dicha imagen sería de veras radical.

Al parecer esta imagen radical se está desarrollando. En 1988 John Cairns y sus colegas de la Escuela de Salud Pública de Harvard mostraron que, al cultivar en un medio lactoso bacterias que carecían de una enzima para metabolizar lactosa, algunas sufrían una mutación que luego las capacitaba para producir esa enzima. Esta mutación violaba un dogma central de la biología molecular, según el cual la información de la célula fluye en una sola dirección: de los genes al ARN, a la proteína y a la enzima. Aquí la información circulaba a la inversa. Una enzima codificada por un gene particular recurría a la realimentación para alterar ese gene.

Así, en muchos niveles, el código ADN parece menos un plano que un exquisito centro de relés de realimentación que equilibra la aptitud de la realimentación negativa para mantener la estabilidad con la aptitud de la realimentación positiva para amplificar el cambio. La realimentación del ADN, habitante del límite entre el orden y el caos, está acoplada con otra realimentación dentro y fuera del organismo individual, un ejemplo del proceso cooperativo y coevolutivo que sostiene y transforma la vida en este planeta.

Para James Lovelock, un científico británico, ex colaborador de Lynn Margulis, el planeta mismo es una forma de vida creada por esta realimentación interconectada. Lovelock ha llevado la noción de realimentación y coevolución a alturas vertiginosas. Según su hipótesis de Gea, las especies de la Tierra -aproximadamente 4 mil millones- están coevolutivamente coordinadas de tal modo que nuestro planeta mismo es una estructura autopoiética, lo que Lewis Thomas denomina una gigantesca "célula única". Lovelock es un estudioso independiente de la atmósfera y el inventor del dispositivo para capturar electrones que recogió los datos sobre los cuales Rachel Carson basó su éxito de venta Primavera silenciosa, un libro ambientalista.

En la década de 1970 la NASA pidió a Lovelock que diseñara un modo de detectar vida en Marte. El científico británico propuso que se buscaran pruebas biológicas en la composición atmosférica marciana, pero primero necesitaba estudiar un planeta donde supiera que la vida dejaba rastros: la Tierra. Este estudio lo llevó a ciertos hallazgos notables.

Por lo pronto, Lovelock quedó sorprendido por la inusitada composición de los gases que componen nuestra atmósfera. Un ejemplo es la presencia simultánea del metano y del oxígeno. En circunstancias normales, estos dos gases reaccionan para producir bióxido de carbono y agua. Lovelock calculó que para sostener la cantidad de metano que está Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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regularmente presente en nuestra atmósfera, 1.000 millones de toneladas de ese gas deben ascender anualmente al aire. Por lo menos dos veces esa cantidad de oxígeno se debe reemplazar para compensar la reacción de oxidación del metano. Indagando más, halló que el bióxido de carbono era diez veces más del que sería si se permitiera que los gases atmosféricos estuvieran en equilibrio. El azufre, el amoníaco y el cloruro de metilo están presentes en grandes cantidades por encima del equilibrio. Lo mismo ocurre con el porcentaje de sal en el mar. Millones de toneladas de sal se vuelcan cada año en los océanos de la Tierra, pero la concentración salina permanece estable. El químico británico llegó a la conclusión de que el "persistente estado de desequilibrio" del planeta era "clara prueba de la actividad de la vida". Descubrió que la atmósfera marciana, en cambio, se encuentra en estado de equilibrio. Por tanto, predijo acertadamente que nuestras sondas Viking no encontrarían rastros de vida.

Tras concebir esta conexión entre la vida y el desequilibrio de la atmósfera terrestre, otro dato raro. En los 4.000 millones de años transcurridos desde que la vida apareció en la Tierra, la temperatura del Sol ha aumentado al menos 30 por ciento, indicando una temperatura media por debajo del punto de congelación en la Tierra primitiva. No obstante, los registros fósiles no indican la existencia de condiciones tan adversas. Este y otros datos llevaron a Lovelock a la conclusión de que la atmósfera terrestre, desde los comienzos, estuvo manipulada o regulada por la vida día tras día.

Lovelock postula que los instrumentos para esta regulación son múltiples y han coevolucionado con el tiempo. En un artículo para la revista científica Nature habla de uno de los reguladores de realimentación negativa del planeta.

El plancton oceánico emite un gas sulfuroso a la atmósfera. Una reacción química transforma el gas en partículas flotantes alrededor de las cuales se condensa el agua, montando el escenario para la formación de nubes. Luego las nubes reflejan en el espacio una luz solar que de otra manera habría llegado a la superficie de la Tierra. Sin embargo, si la temperatura desciende demasiado, el frío reduce la cantidad de plancton, no se forman tantas nubes y asciende la temperatura. El plancton opera como un termostato para mantener la temperatura terrestre dentro de cierto nivel.

Lovelock cree que un sinfín de mecanismos biológicos de esta clase son responsables de la "homeostasis" o estado estable del planeta. Así como nuestro ADN, temperatura, nivel hormonal, metabolismo y las muchas funciones de nuestros cuerpos son equilibrados por una serie entrelazada de rizos de realimentación positiva y negativa, la vida en la Tierra está equilibrada mediante realimentación. El organismo planetario, la célula única de la Tierra, permanece viable mediante la constante transformación de los elementos de su propia estructura interna.

Pero el planeta Tierra no es sólo un organismo homeostático, sino también un organismo en evolución. La atmósfera terrestre no sólo ha permanecido apta para la vida, sino que ha de nuevas formas de vida. En una onda solitón, las correlaciones no lineales de los rizos de realimentación positiva y negativa están equilibradas con exactitud, de tal modo Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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que la onda permanece inalterada mientras se desplaza por el espacio. En los acoplamientos de realimentación de la Tierra, la realimentación positiva a veces impulsa el sistema hacia un régimen nuevo para que acontezca la evolución. Un ejemplo de un momento en que la realimentación positiva creó un nuevo régimen fue la crisis de contaminación por oxigeno causada por la actividad continua de las cianobacterias. La acumulación tóxica de oxígeno en el aire pudo haber destruido la vida, incluidas las cianobacterias mismas, pero en cambio propició la evolución. Lovelock declara: "Cuando el oxígeno impregnó el aire hace dos mil millones de años, la biosfera era como la dotación de un submarino averiado, y se necesitaban todas las manos para reconstruir los sistemas dañados o destruidos y al mismo tiempo amenazados por una creciente concentración de gases venenosos en el aire. El ingenio triunfó y se superó el peligro, no al estilo humano, mediante la restauración del viejo orden, sino... mediante la adaptación al cambio y la conversión de un intruso asesino en un amigo poderoso". Se había alcanzado un punto de bifurcación, y el organismo Tierra "escapó", en palabras de Prigogine, "hacia una forma más elevada del orden" desarrollando una forma de vida que consumiera oxígeno.

Usando el antiguo nombre griego de la diosa Tierra, Lovelock denominó Gea a su teoría acerca de este organismo viviente, evolutivo, autorregulador y autoorganizativo.

A principios de la década de 1970 la comunidad científica recibió con soma la teoría de Gea, la de Margulis, la de McClintock y las ideas relacionadas con la realimentación en general. Aunque Margulis teme que estará muerta antes que su teoría de la simbiosis goce de total aceptación, obviamente se ha desplazado desde los bordes hacia el centro.

Lovelock también ha conquistado cierta desganada aceptación. Su idea de que la vida crea las condiciones para su propia existencia era radical. Hasta su llegada, los científicos creían que la vida era un mero pasajero en el planeta, que por azar tenía el ámbito atinado para la evolución biológica. Pero recientemente sus ideas se han tomado tan en serio que inspiran conferencias internacionales y artículos en las revistas científicas. Y en 1983 McClintock recibió el premio Nobel gracias a sus investigaciones.

Lovelock, Margulis y Mcclintock son figuras importantes en una vanguardia que está desviando la atención científica del tradicional tema del "análisis de partes" para dirigirla hacia temas nuevos como la "cooperación" y "el movimiento de la totalidad".

Por cierto el enfoque de ellos no es toda la historia -tal vez nada sea toda la historia-pero el drástico cambio de perspectiva abre nuevas y estimulantes visiones acerca del modo en que se mueve el universo que nos rodea.

El científico de sistemas Erich Jantsch, por ejemplo, sugería que el trabajo de Prigogine, Margulis y Lovelock implica una escala cósmica de la coevolución en la naturaleza. Como hemos señalado, la evolución se refiere a las influencias interactivas que acontecieron entre el maíz y los seres humanos o los mitocondrios y el organismo huésped. Pero Jantsch proponía una evolución más abarcadora donde las escalas "micro" y "macro", Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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como él las llama, evolucionan juntas. La atmósfera evoluciona mediante las bacterias, las bacterias evolucionan mediante la atmósfera. La coevolución acopla la gran escala y la pequeña escala en un ciclo de causalidad mutua que no tiene fisuras.

La idea de Jantsch es poco habitual porque se opone a la vieja creencia científica de que la naturaleza evoluciona de lo pequeño a lo grande, de lo simple a lo complejo. La coevolución de las escalas micro y macro es una idea fractal donde tanto las escalas grandes como las pequeñas surgen como aspectos de un sistema totalmente interconectado.

Otro concepto inspirado por la realimentación plantea interrogantes acerca de nuestra definición del individuo. Parece ser que cuanto mayor es la autonomía de un organismo, más rizos de realimentación se requieren tanto dentro del sistema como en su relación con el medio ambiente. Esta es la paradoja autopoiética. La paradoja implica que, en cierto sentido, el individuo es una ilusión. Margulis dice: "En realidad el individuo es algo abstracto, una categoría, una concepción. Y la naturaleza tiene una tendencia a evolucionar que trasciende toda categoría o concepción estrecha". ¿Podría el descubrimiento de que la individualidad es en sus raíces una empresa cooperativa llevarnos hacia una nueva clase de holismo, un holismo que resolverá el aparente conflicto entre libertad individual y necesidad colectiva?

No es sorprendente que las teorías de Margulis y Lovelock, con su énfasis en la cooperación universal como rasgo de la evolución, hayan sido adoptadas por el movimiento New Age, los ambientalistas, los "verdes" europeos y otros. Pero los dos científicos tienen actitudes muy diferentes ante esta adulación popular. Lovelock dice con entusiasmo: "Tal vez Gea sea la primera religión que contenga una teoría científica verificable". Margulis se queja: "Las connotaciones religiosas de Gea me dan náuseas".

Sin embargo, las connotaciones resultan difíciles de eludir. La palabra religión proviene etimológicamente de raíces que significan "ligar", y ni siquiera Margulis puede evitar una implicación casi religiosa en este sentido, con su mensaje y con su lógica de la cooperación biológica. Por ejemplo, ella y Sagan describen experimentos donde microbios encerrados en cajas y puestos bajo la luz se vuelven más estables como conjunto cuando hay más especies y mayor complejidad de interacción. Si la complejidad entre estructuras autopoiéticas puede conducir a la estabilidad del todo, ello implica que al salvar a otras especies de nuestra codiciosa interferencia nos estamos salvando a nosotros mismos. Margullis declara abiertamente que para sobrevivir a la crisis ecológica y social que hemos causado quizá tengamos que iniciar empresas cooperativas drásticamente nuevas. Tal vez incluso tengamos que buscar una unidad que anteriormente sólo era imaginada por las religiones.

Se puede sugerir que con el advenimiento de la especie humana la paradoja autopoiética creó una nueva vuelta en la espiral de la coevolución planetaria. Las bacterias acopladas en nuestros cuerpos y cerebros nos han transformado en individuos independientes, autónomos. Pero en este momento, inmersos en el caótico flujo que hemos causado, tal Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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vez lleguemos a advertir que para continuar siendo los individuos en que nos hemos convertido debemos acoplarnos en escala mundial, entre nosotros y con el medio ambiente. A su manera, las bacterias que enfrentaron la crisis del oxígeno "comprendieron" lo mismo: cooperación o muerte. Pero esta vez, si ocurriera, la cooperación global tendría una dimensión adicional, pues sería consciente de sí misma a través de miles de millones de cerebros humanos autónomos. Es muy adecuado que esos cerebros sean las sublimes creaciones de la realimentación y el caos, y día a día evoquen cómo surgieron de primitivas reacciones autocatalíticas y cooperativas que burbujeaban lejos del equilibrio.

EL CEREBRO NO LINEAL Ilya Prigogine dice enfáticamente: "Es bien sabido que el corazón tiene que ser regular, de lo contrario morimos. Pero el cerebro tiene que ser irregular; de lo contrario tenemos epilepsia. Esto muestra que la irregularidad, el caos, conduce a sistemas complejos. No se trata de desorden. Por el contrario, yo diría que el caos posibilita la vida y la inteligencia.

El cerebro ha sido seleccionado para volverse tan inestable que el menor efecto puede conducir a la formación de orden". En otras palabras, el cerebro es el producto no lineal de una evolución no lineal en un planeta no lineal.

En 1987 un artículo de Scientific American sintetizaba las actuales investigaciones neurofisiológicas sobre la memoria informando que los neurocientíficos han indagado sendas de memoria visual a través de seis zonas cerebrales (zona sensorial, amígdala, hipocampo, diencéfalo, corteza prefrontal, prosencéfalo basal) con rizos de realimentación interconectados. Se trata de un esquema en gran escala de la clase de no linealidad que existe en muchas escalas en todo el cerebro. Los rizos aumentan la posibilidad de que se produzca bifurcación y la amplificación de algún dato recibido. ¿Pero es el cerebro, como arguye Prigogine, una criatura del caos, una sopa alejada del equilibrio que hierve en la despareja llama de la vida cotidiana?

Varios investigadores han acumulado pruebas experimentales de que el cerebro es un dispositivo de realimentación no lineal, y varios teóricos de la neurofisiología ahora compiten por el honor de describir una imagen general del funcionamiento de la no linealidad cerebral.

Comenzaremos con los experimentalistas. Como en otras áreas de la ciencia del caos y el cambio, los experimentos incluyen hoy matemáticas y modelos. Los investigadores Don Walter y Alan Garfinkel de UCLA diseñaron ecuaciones que representan los patrones de activación de las neuronas. El enlace de tres neuronas en un modelo generó pruebas de un caos neural de bajo nivel con un orden implícito. Walter ha dicho que el modelo -y la actividad cerebral que representa- es imprevisible en los detalles, "pero tiene tendencias".

El modo en que esta activación neural caótica se transforma en orden está indicado por la investigación realizada en cerebros reales por Walter Freeman y Christine Skarda de la Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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Universidad de California en Berkeley. Los dos científicos implantaron hasta sesenta y cuatro electrodos finos en los bulbos olfatorios de varios conejos y monitorizaron los patrones de las ondas cerebrales cuando los conejos olieron varias moléculas de diversos aromas. Los investigadores descubrieron que, cuando se detectaba un olor, el caos de bajo nivel de esta parte olfativa del cerebro se autoorganizaba momentáneamente, es decir, la activación de todos los bulbos de neuronas individuales se acoplaba de modo colectivo. El sistema tenía el aspecto de un ciclo límite, con un patrón de ciclo límite diferente para cada aroma. Si el conejo captaba un aroma que nunca había olido, el bulbo soltaba borbotones de actividad caótica. Si el nuevo olor aparecía varias veces, los borbotones se transformaban en un patrón ondulatorio característico.

Tal vez el olor familiar se encastre en el patrón fractal del caos de bajo nivel del bulbo, donde queda disponible para ser "invocado" mediante un acoplamiento de realimentación neuronal. En estos experimentos, el ciclo del "reconocimiento" de olores familiares era una onda momentáneamente organizada, como al arrojar una piedra a un estanque. Aquí el estanque era el habitual e hirviente caos de la activación neuronal del conejo. Alcanzar el orden manifestado por este ciclo límite momentáneo es, por cierto, el propósito del cerebro. Pero, como señaló Prigogine, si el orden cerebral se vuelve demasiado regular durante demasiado tiempo, hay problemas.

Roy King, un neurocientifico de la Universidad de Stanford, ha esbozado el problema investigando conexiones entre un neurotransmisor llamado dopamina y síntomas esquizofrénicos tales como las alucinaciones y los trastornos del pensamiento. Se sabía que las drogas que bloquean la dopamina reducían estos síntomas, pero los científicos no han podido hallar claras anormalidades en los niveles de dopamina de los pacientes esquizofrénicos.

King y sus colegas de Stanford insertaron los datos conocidos aceita de la actividad de la dopamina en un modelo matemático y lo probaron en un ordenador. El modelo sugiere que la clave de la esquizofrenia es la velocidad a la cual se libera dopamina en el cerebro.

En cierto nivel crítico de dopamina, la velocidad de activación neuronal se divide en dos ritmos, y el resultado es un rizo de realimentación desquiciado. King describe este estado cerebral como semejante a un pliegue en la catástrofe cúspide de Thom. Pensemos en él como una púa de tocadiscos saltando sobre una rayadura. La zona cerebral en cuestión no puede ingresar en sus ciclos límites normales sino que insiste en patinar catastróficamente entre dos ciclos límites diferentes. La víctima de esquizofrenia adolece de un exceso de orden -orden encarcelado- que paradójicamente se manifiesta, en el ataque de epilepsia, como un ataque masivo del caos.

En el caso de la epilepsia, una pequeña perturbación en los patrones de activación de algunas células cerebrales causa una bifurcación. Las células oscilan en una frecuencia y luego una segunda frecuencia se une a ellas; después la primera frecuencia se interrumpe. Este patrón se repite, creando "ondas móviles y rotativas" que son esencialmente iguales a las ondas espiraladas de la reacción Belousov-Zhabotinsky. ¿La conclusión? Para el cerebro, el caos es totalmente normal, pero el caos inducido por un Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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exceso de orden es devastador. Uno recuerda el verso de Wallace Stevens: 2Un orden violento es desorden".

Una de las claves del delicado equilibrio cerebral entre orden y caos involucra una técnica de computación relativamente nueva que permite a los científicos analizar con mayor detalle los oscilantes gráficos de los electroencefalogramas (EEG). Algunos investigadores usan estas técnicas para buscar atractores extraños. A. Babloyantz, de la Universidad Libre de Bruselas, notó que estos complejos gráficos tenían mucho en común con los fractales y decidió medir las dimensiones fractales de atractores extraños producidos por el cerebro durante los niveles de sueño.

En el cerebro despierto, la actividad caótica de las activaciones neuronales está en un nivel bajo. Pero a medida que el cerebro se hunde más en el sueño, el caos se vuelve más pronunciado. Sin embargo, en los niveles de movimiento ocular rápido (REM), cuando se produce el soñar, la cantidad de caos de fondo decrece. Babloyantz cree que la dimensión fractal de los atractores extraños del cerebro podría brindar una medida de la profundidad de diversas etapas del sueño.

En una investigación similar, científicos del Centro de Estudios No Lineales de Los Alamos han deducido las dimensiones fractales de atractores extraños asociados con diversos niveles de anestesia. El grupo también piensa que será posible desarrollar un análisis informático de lecturas EEG para caracterizar diversos tipos de dolencia. Otros científicos desean explorar las ondas cerebrales complejas para buscar indicios fractales de pensamientos de alto nivel y aun de creatividad. ¿Podría la expresión general del cerebro, la personalidad, ser también un atractor extraño? Un psiquiatra de la Universidad de California en San Diego arguye que cada quien posee una identidad única que está escrita en todo lo que hacemos. Arnold Mandell afirma que ha estudiado patrones individuales tal como se reflejan en la velocidad de activación de los receptores de dopamina, los receptores de serotonina y las células simples en la actividad EEG y en la oscilación de la conducta, y que ha hallado una autosimilitud fractal entre todos estos indicadores.

La frontera del cerebro es un vasto territorio y los exploradores apenas empiezan a internarse en esa comarca agreste. Los modelos cerebrales alternan en popularidad con tanta frecuencia como las estrellas de rock y es probable que dentro de cien años los actuales mapas del paisaje neurofisiológico resulten tan extravagantes como los mapas del Nuevo Mundo dibujados en el siglo dieciséis. Pero un mapa tiene que empezar en alguna parte y entre los cartógrafos hay un creciente número de científicos que intentan dibujar la gran figura con un perfil no lineal.

Uno de estos investigadores es Matti Bergstrom del Instituto de Fisiología de la Universidad de Helsinki, Finlandia. Durante muchos años Bergstrom ha trabajado en lo que él denomina el modelo cerebral de "generador bipolar". El modelo divide el cerebro en un extremo de "información" y uno de "azar" o caos, y Bergstrom dice que la Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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interacción entre ambos aspectos genera el pensamiento y la conducta.

Cuando se estimula la retina u otro órgano sensorial, arguye Bergstrom, los datos que ingresan siguen dos direcciones. Una de ellas atraviesa el córtex o corteza, que está organizado para convertir el estímulo en atractores de ciclo límite, es decir, en una forma organizada de información.

Los datos también atraviesan el "generador aleatorio2. Este extremo está localizado en el tallo encefálico y el sistema límbico; recibe datos de los órganos sensoriales y las actividades vegetativas -incluidos los sistemas que controlan la digestión y el pulso cardíaco- y los aglutina. El ingreso de datos en el generador aleatorio es "no específico": carece de estructura, o al menos su estructura es tan compleja que no contiene información que se pueda decodificar. Bergstrom dice que experimentamos la existencia del extremo aleatorio durante esos primeros momentos en que despertamos por la mañana, antes de saber dónde estamos y quiénes somos. Por un instante no tenemos información, sólo "ser". Nuestra existencia y nuestra actividad cerebral son "no específicas". Luego el generador de información entra en acción y recordamos todo.

Según Bergstrom, cuando el campo de actividad eléctrica del generador aleatorio encuentra los patrones producidos por el generador de información, el resultado es una "nube de posibilidades" de ciclo límite que ha sido perturbada y reordenada mediante interferencia caótica. La nube de posibilidades contiene pues "mutaciones" de la información y estas mutaciones se enfrentan con las formas habituales de información en una suerte de lucha darwiniana por la supervivencia. En ese momento, las señales más fuertes dentro de la totalidad de señales que compiten en el cerebro se unen y sobreviven. Los datos que egresan de este conflicto forman una corriente de pensamiento y conducta eslabonada por realimentación.

Los científicos de sistemas William Gray y Paul LaViolette describen un cerebro no lineal con otro enfoque. Sugieren que el pensamiento arranca en un complejo y aun caótico nudo de sensaciones, matices y "tonos de sentimiento" que se desplazan en ciclos desde el sistema límbico a través del córtex. Durante este ciclo de realimentación, el córtex selecciona, o "abstrae", algunos de estos tonos de sentimiento. Estas abstracciones se reinsertan luego en el rizo. El continuo proceso de abstracción tiene el efecto de amplificar no linealmente algunos matices y plasmarlos en cogniciones o emociones que organizan complejos nudos de sensaciones y sentimientos llenos de matices.

"Los pensamientos son estereotipos o simplificaciones de los tonos de sentimiento", dice LaViolette. "Son como caricaturas de la realidad." De acuerdo con este modelo, los pensamientos/emociones abstraídos se asocian entre sí para crear más vastas estructuras de pensamientos/emociones abstraídos, que se vuelven "organizativamente cerrados".

La cerrazón organizativa significa que la riqueza de matices está sintetizada (simplificada) por pensamientos/emociones que tienen un aire de clausura. La mayor parte de nuestras opiniones y conocimientos son organizativamente cerradas. Hemos dejado de prestar mucha atención a los muchos tonos de sentimiento asociados con las Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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cosas en que pensamos o los matices de nuestros gustos y rechazos emocionales. Pero debajo de cada pensamiento o simple emoción yacen capas de sensación y sentimiento que continúan sus ciclos en los rizos de realimentación del cerebro. Como estos matices continúan sus ciclos, queda la posibilidad de que una situación caótica o altamente cargada cause la abstracción y amplificación de otro matiz, que se transformará en pensamiento organizador. A través de este proceso los pensamientos y respuestas emocionales organizativamente cerrados a veces pueden cambiar.

El modo en que se almacenan y se recobran los recuerdos es un importante tópico de investigación y especulación para los científicos que trabajan en el concepto del cerebro no lineal. Hace varios años el célebre neurofisiólogo Karl Pribram intentó resolver el problema del almacenamiento de los recuerdos sugiriendo que el cerebro es un holograma.

Los experimentos y la observación clínica indicaban que los recuerdos de largo plazo permanecen, aun después de la destrucción de grandes porciones del cerebro. En uno de estos experimentos, el neurocientífico Karl Lashley adiestró ratas para que corrieran por un laberinto y luego les extirpó quirúrgicamente diversas partes del cerebro buscando una sede de almacenamiento de la memoria. Nunca la encontró.

Las investigaciones actuales revelan que el órgano cerebral llamado hipocampo, del tamaño de una nuez, produce profundos cambios en la memoria y afecta la capacidad para retener recuerdos de largo plazo. Sin embargo, no hay que confundir el hipocampo con la sede de la memoria, aunque esté relacionado con su recuperación y almacenamiento. Según la teoría de Pribram la sede de la memoria no está localizada, sino difundida en todo el cerebro. Pribram sugiere que el cerebro convierte la información sensorial en ondas. Estas ondas crean patrones de interferencia que se pueden almacenar en sinapsis nerviosas o en un "espacio de fases" por todo el cerebro.

Así se almacena la información en un holograma, mediante el patrón de interferencia formado cuando las ondas láser se unen en la placa holográfica. En un holograma se puede recuperar la imagen proyectando un láser de la misma longitud de onda a través de la placa. También se puede recobrar la imagen entera cuando se proyecta un láser a través de un fragmento de la placa, aunque en este caso la imagen es más borrosa. Según Pribram, esto es análogo a la capacidad del cerebro para recobrar información aun cuando se han extirpado grandes fragmentos de la corteza donde estaba almacenada la información. Pribram sugiere que el cerebro recupera un recuerdo cuando lo atraviesa una onda similar a la que almacenó holográficamente.

Aunque los experimentos han identificado algunas células del sistema visual que responden holográficamente a las frecuencias espaciales, los neurocientíficos no han podido confirmar el mecanismo ondulatorio holográfico de Pribram para el almacenamiento de memoria. Sin embargo, aunque la teoría de Pribram no se ha aceptado, es posible que la imagen del cerebro como holograma, en cuanto metáfora, haya contribuido a volcar a los neurocientíficos hacia un enfoque más holístico del enigma de la memoria. También es posible que el nuevo holismo de realimentación no lineal reviva -desde un nuevo ángulo- la idea de Pribram acerca del espacio de fases.

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Freeman y Skarda informan que en sus experimentos, cuando el conejo inhala un olor familiar, el bulbo olfatorio reacciona con un ciclo límite donde "cada región local cobra una amplitud de oscilación que está determinada por el todo. Cada región local transmite el todo con un grado de resolución determinada por su tamaño relativo respecto del tamaño del bulbo" (la cursiva es nuestra). La "memoria" de ciclo límite correspondiente a un olor particular puede estar almacenada en el caos de bajo nivel, o patrón fractal, de todo el bulbo. Está almacenada allí holográficamente, por así decirlo, porque cada región local del bulbo contiene la totalidad del ciclo límite codificado en cada una de las oscilaciones de la región local.

Cada vez se acepta más que la vieja teoría de que los recuerdos estaban almacenados en las neuronas individuales es incorrecta. Los recuerdos deben surgir como relaciones dentro de la red neural, una suerte de espacio de fases de recuerdos.

Michael Merzenich de la Universidad de California en San Francisco ha estudiado cerebros de monos mediante la implantación de electrodos. Señala que hay una considerable variación individual, de un mono al otro, en la localidad del cerebro donde se encuentra la actividad eléctrica correlacionada con el movimiento de la mano del mono. En cada mono estos mapas de los lugares de los dedos también cambian con el tiempo. Esto significa que las "sedes" cerebrales correspondientes a los dedos no están asociadas con neuronas particulares sino que existen como un patrón fluido de relaciones. Ello significa que la memoria para efectuar el movimiento de un dedo no está situada en la sinapsis de determinada neurona sino distribuida en una red cambiante.

Merzenich descubrió que cuando se daña o amputa el índice de un mono las zonas de actividad eléctrica correspondientes a los otros dedos se desplazan para llenar la laguna.

El desplazamiento de las áreas de actividad se corresponde con que el mono aprende a compensar su incapacidad mediante el uso de los otros dedos. Cabe esperar que los experimentadores también hayan compensado al mono por su pérdida.

Si el cerebro funciona mediante el almacenamiento de la información y las funciones en redes de relaciones entre las neuronas en vez de mediante el almacenamiento de información en determinadas neuronas "sabias" u otras estructuras "duras2, aunque se destruya una parte de la red el resto puede conservar la información "holográficamente".

Los científicos que trabajan en inteligencia artificial han añadido peso a esta idea. Una red informática llamada NetTalk imita las redes neurales del cerebro y ha aprendido a pronunciar palabras inglesas. La red consiste en 300 "neuronas" de ordenador unidas en 1.800 articulaciones que tienen controles de volumen que elevan o reducen la fuerza de la señal que las atraviesa. Inicialmente los controles de volumen se fijan al azar, pero tras enfrentar una lista de palabras y un plan de aprendizaje mediante ensayo y error, la red se autoorganiza, mejorando cada vez más su pronunciación. Aunque la red no cuenta con reglas para saber cómo se pronuncian ciertas letras en contextos diferentes, comienza a desarrollar y codificar dichas reglas implícitamente (u holográficamente) a través de la red. Los científicos saben que las redes están distribuidas porque pueden extraer una Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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"semilla" de 10 "neuronas" escogidas al azar de la red y reproducir todo el sistema de codificación. También pueden dañar la red mediante la ablación o extirpación de varias "neuronas"; el resultado es que la red pierde precisión en su desempeño, pero aún conserva la capacidad para pronunciar palabras inglesas.

El funcionamiento de NetTalk es obviamente muy distinto del funcionamiento de los ordenadores en general. En un ordenador impulsado por un programa, todo el sistema falla si extraemos algunos circuitos. Cuando los científicos del cerebro descubrieron que la extracción de partes del cerebro no destruye un recuerdo, tuvieron que buscar explicaciones más extrañas acerca del modo en que el cerebro codifica la información.

Algunos científicos creen que la conducta de redes informáticas como NetTalk puede brindar claves de la organización holográfica u holística de las redes neurales de los cerebros reales. ¿Cómo se forman las redes neurales en los cerebros reales? El premio Nobel Gerald Edelman, investigador de la Universidad Rockefeller en Nueva York, aborda este interrogante con una teoría que poco a poco gana aceptación. Su teoría comienza internándose en los procesos que ante todo forman el cerebro.

Es obvio que no hay genes suficientes para gobernar la ubicación de las 1014 conexiones sinápticas del cerebro. Edelman razona que la ubicación de las neuronas en el cerebro de un embrión no está preprogramada por el gene. Hace unos años Edelman y sus colegas descubrieron moléculas de "adhesión" que guían las fibras nerviosas en su crecimiento aleatorio. A través de la realimentación, estas moléculas hacen que las fibras migratorias se acoplen o autoorganicen, formando columnas de pequeños grupos neuronales interconectados. La organización exacta de las sinapsis dentro de cada una de estas columnas neuronales, y entre las columnas, es única en cada caso; no hay dos que estén enlazadas de la misma manera.

Según la teoría de Edelman, la realimentación entre el cerebro y un estímulo entrante "selecciona" ciertos cúmulos de estos grupos de columnas como la respuesta cerebral a dicho estímulo. Aquí "selección" significa que al principio muchos de los grupos neuronales responden al estímulo, pero que al cabo algunas conexiones dentro de los grupos, y entre los grupos, son fortalecidas por el estímulo mientras que otras se extinguen.

Para demostrarlo, el equipo de Edelman construyó una simulación informática de una red de neuronas conectadas al azar. La estimulación de esta red hizo que algunas neuronas desarrollaran espontáneamente rizos de realimentación positivos y formaran cúmulos de células fuertemente conectadas. En el modelo, las células que no reciben estímulo conjunto o no poseen conexiones suficientes no se unen a los cúmulos.

En un cerebro verdadero como el del mono, la realimentación entre la red o grupo de neuronas y el medio ambiente es continua. Esto sugiere que la información involucrada en experimentar una sensación o realizar un movimiento, por ejemplo, puede hoy estar Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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encastrada en un conjunto particular de relaciones neuronales pero mañana se puede haber desplazado ligeramente y estar encastrada en otro conjunto de relaciones. Si aplicáramos las ideas de Edelman a la memoria, podrían explicar por qué es más fácil recordar dónde dejamos la billetera que reconstruir el contexto de nuestros pensamientos y movimientos. Un recuerdo, como una sensación, no es un fragmento aislado; es un patrón de relaciones. El modelo de Edelman también podría explicar por qué nuestro recuerdo de un acontecimiento pasado se transforma con el tiempo. El recuerdo flota en un ondulante mar de relaciones que cambian continua aunque sutilmente.

El enfoque no lineal del cerebro ha tenido un impacto en el esfuerzo que los científicos de computación de todo el mundo están realizando para crear una "inteligencia artificial" (IA) en las probetas de sus microchips.

El psicólogo J. Z. Young piensa que el modelo cerebral de Edelman ofrece la mejor esperanza para inventar una "máquina selectiva" que desarrolle sus conexiones y su jerarquía mediante una interacción con el medio ambiente y no mediante la programación. Young sugiere que dicho dispositivo, "durante su larga vida, podría adquirir gradualmente la experiencia necesaria para generalizar acerca de las propiedades del mundo y, en consecuencia... dar indicios de esperanzas y creencias acerca del futuro."

Actualmente se ponen a prueba muchos esquemas en la investigación de IA, y el modelo cerebral de Edelman sigue el mismo rumbo general que la popular estrategia "conexionista". Los conexionistas sostienen que los circuitos de los ordenadores deben estar conectados como neuronas mediante articulaciones de células de microchips (sinapsis). Los programas no deben ser un conjunto lógico de instrucciones para producir resultados previsibles, sino limitarse a ser instrucciones para variar la fuerza de las conexiones entre procesadores, alentando así a la máquina a formar redes no lineales.

Según la teoría conexionista, si se satisfacen todas estas condiciones la realimentación no lineal generada en la máquina por los problemas humanos hará que el ordenador sufra tales bifurcaciones y amplificaciones que la inteligencia se autoorganizará.

Las redes construidas para verificar las ideas conexionistas han sido relativamente simples. Cada transistor que representa una neurona de la red responde al input de otros transistores encendiéndose o apagándose, o bien amplificando o reduciendo una señal.

La "suma" del input que reciba el transistor decidirá cuál de estas acciones ocurrirá.

Hasta ahora, un ordenador construido con redes neurales ha exhibido memoria asociativa, que es la capacidad para recobrar un conjunto de datos desperdigados acerca de un tema aunque la pregunta inicial esté fragmentada o sea parcialmente incorrecta.

(Recordar que una persona que conocimos en la universidad usaba gafas y luego recordar otros datos acerca de esa persona constituye un ejemplo de memoria asociativa.) Otro ejemplo de red neural informática es Netlalk, con su capacidad para aprender a pronunciar el inglés por sí misma.

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Aunque los ordenadores digitales potentes también realizan las tareas que hasta ahora han realizado las redes neurales, las redes neurales las realizan con mayor celeridad. Las redes neurales son promisorias, pero por ahora son sólo formas rudimentarias de la elevada dinámica del cerebro viviente. Freeman y Skarda critican a los conexionistas partiendo de sus propios hallazgos sobre los recuerdos en el bulbo olfatorio. Dicen que allí la memoria no depende sólo de la interconexión de las neuronas sino de un trasfondo de caos. El patrón caótico al que regresaba el bulbo olfatorio después de cada olor reconocido no era el mismo. El caos del cerebro, pues, vuelve muy improbables las redes conexionistas precisas. Freeman afirma que el caos es lo que "establece la diferencia, en la supervivencia, entre una criatura con cerebro en el mundo real y un robot que no puede funcionar fuera de un ambiente controlado". El conexionismo se aleja de la lógica digital de los ordenadores, pero Freeman y Skarda parecen preguntarse si se aleja lo suficiente.

Aún está por verse si la ruta conexionista hacia la IA puede triunfar. No obstante, es significativo que ahora los científicos cifren sus esperanzas en los aspectos no reduccionistas de la complejidad para resolver el problema de crear una máquina capaz de pensar. Sin duda la ciencia ha recorrido un largo camino desde esos días en que se creía que los aspectos previsibles y racionales de las máquinas eran la imagen del universo.

FUTUROS NO LINEALES Muchas de las cosas que hemos comentado en este capítulo admitirían el encabezamiento general de "la realidad según una perspectiva de sistemas". La teoría de los sistemas no es tan gris ni mecánica como suena. Por el contrario, puede ser muy vívida. Una clave de los sistemas es la realimentación no lineal y, como hemos visto, la realimentación no lineal puede transformar la actividad más simple en la compleja efervescencia de una exhibición de fuegos artificiales.

El enfoque de sistemas ha cobrado la forma de muchas especies de teorías que han evolucionado a lo largo de los años: la teoría general de sistemas impulsada por el difunto Ludwig von Bertalanffy; la tradición cibernética iniciada por Norbert Wiener; la tradición servomecanicista o de ingeniería, representada por Jay Forrester, teórico de sistemas del MIT. En sus diversas formas e híbridos, la idea de los sistemas se ha infiltrado virtualmente en todas las disciplinas. Han surgido departamentos de sistemas en las universidades de todo el mundo. Futurólogos como Alvin Toffler, John Naisbitt, Hazel Henderson y Marilyn Ferguson proclaman que la perspectiva de los sistemas es la ola del futuro. El economista y premio Nobel Herbert Simon anunció en 1978 que había abandonado la teoría económica tradicional para convertirse a la teoría de la información y los sistemas.

Sin embargo, a pesar del entusiasmo, el enfoque de sistemas es todavía una ciencia joven que aún tiene que demostrar que es algo más que un modo nuevo y sagaz de mirar las cosas.

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Encima del escritorio de Peter Senge, en la Escuela Sloan del MIT, cuelga un dibujo de su hijita. Es un remolino de líneas espasmódicas, un retrato del caos, en el cual la niña escribió con letra de preescolar: "Papá trabajando". El caos y la incertidumbre por cierto forman parte del trabajo que Senge realiza en el Grupo de Dinámica de Sistemas. Senge forma parte de una nueva raza de científicos sociales y puede servirnos como ejemplo de la clase de enfoque que están adoptando los teóricos de sistemas. Como otros teóricos de sistemas, está ansioso por explicar cómo funciona su perspectiva.

La idea de la "dinámica de sistemas" comenzó con el ingeniero Jay Forrester, un colega de Senge que en la década de 1950 trabajaba en la invención de la memoria central del ordenador. Forrester se interesó en la aplicación de los conceptos de la ingeniería de sistemas a las complejidades de las ciencias sociales, y adoptó el ordenador como flamante herramienta.

Desde la fundación del Grupo de Dinámica de Sistemas, Forrester y sus colegas han enseñado a diversas empresas y entidades municipales a abordar los problemas administrativos a través de modelos no lineales.

En la cabeza tenemos un sinfín de modelos que representan el funcionamiento de las cosas. Un modelo: "Si el coche empieza a patinar, volver las ruedas en la dirección hacia donde patina". Otro modelo: "La letra con sangre entra". Algunos modelos involucran realimentación pero en general no la realimentación positiva propia de la no linealidad.

En negocios y economía, los modelos teóricos usados para la planificación han sido tradicionalmente lineales: "Si aumentamos la cantidad de vendedores, aumentaremos la cantidad de ventas", o "Tomemos la tasa de crecimiento de los últimos cinco años y proyectémosla para los próximos cinco años después de hacer las compensaciones por merma de población".

Pero los modelos lineales son poco confiables para las predicciones, que constituyen su función habitual. Los pronósticos no funcionan. La población de pronto empieza a crecer o se muda a otra parte del país y empieza a comprar menos un producto a causa de una razón imprevista, como la crisis del combustible. Los intentos de hacer predicciones sufren un destino caótico. Las predicciones fracasan porque los modelos no pueden tener en cuenta la interacción total de los elementos de un sistema dinámico sensible.

La respuesta de Dinámica de Sistemas a este dilema de los modelos consistió en volver no lineal la esencia de un modelo y a restar énfasis a la predicción.

Los modelos no lineales difieren de los lineales en diversos sentidos. En vez de tratar de deducir todas las cadenas de causalidad, el experto busca nódulos donde se unen los rizos de realimentación y procura capturar la mayor cantidad posible de rizos importantes en la "imagen" del sistema. En vez de diseñar el modelo para que haga un pronóstico de acontecimientos futuros o para que ejerza un control central, el experto no lineal se contenta con perturbar el modelo, verificando diversas variables para aprender acerca de los puntos críticos del sistema y su homeostasis (resistencia al cambio). El Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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experto no procura controlar el sistema complejo mediante la cuantificación y el dominio de la causalidad; quiere agudizar sus "intuiciones" acerca del funcionamiento del sistema para interactuar con él más armoniosamente. El desarrollo del modelo de sistemas ejemplifica el desplazamiento efectuado por la ciencia del caos y del orden, desde el reduccionismo cuantitativo hacia la apreciación holística y cualitativa de la dinámica. ¿Cómo se hace un modelo cualitativo? Cuando trabajan con organizaciones complejas tales como las empresas, los expertos de Dinámica de Sistemas tratan de identificar los conceptos escritos y mentales que la gente de una organización utiliza durante su labor, las normas y políticas de la organización, la conducta real de la gente en ese ámbito, la estructura organizativa, su propósito, y datos numéricos tales como cuántas personas trabajan y cuándo trabajan. El objetivo consiste en ver qué clase de rizos forman estos elementos.

"Al principio los clientes son escépticos", dice Senge. "No se puede elaborar un modelo de esto; esto no es sólo un sistema de variables duras. Estamos hablando de la innovación, de las pasiones humanas, de muchas cosas sutiles que no se pueden representar en un modelo. Al principio son cínicos, pero al cabo de un tiempo se entusiasman. Ven que se puede hacer un modelo de la psicología y la sutil dinámica de una organización.

Descubren que si uno puede hablar claramente acerca de algo, habitualmente se puede realizar un modelo, así que se entusiasman con los modelos de dinámicas sutiles cuya importancia todos conocen".

La maraña de rizos de realimentación es a menudo de gran complejidad, pero el ordenador puede manejar eso. Se asignan ecuaciones no lineales a los rizos para indicar el alud de acontecimientos que se producen a medida que los valores se incrementan ("ganancias de rizo") o disminuyen.

Lo que se excluye deliberadamente del modelo son los datos "históricos" o de "serie temporal" usados por los expertos lineales para computar los ascensos y descensos experimentados por las tendencias pasadas de la organización. El experto no lineal usa los datos de serie temporal no para construir el modelo sino para revisarlo. Al examinar el modelo en el ordenador, el experto puede verificar cuánto se acerca la conducta de su imagen de la realimentación organizativa a la conducta histórica de la organización real.

Una de las ventajas que se atribuye a los buenos modelos es que se pueden modificar los valores en diferentes rizos, proyectar la simulación en el ordenador y ver qué ocurre. Se puede intentar un cambio de política, observar el efecto que la adición o recorte de personal tiene en el sistema; se pueden cambiar experimentalmente las relaciones entre diversos elementos, incluso calibrar el posible resultado de una diferencia en la moral o la actitud de los empleados.

Como para la mente humana resulta difícil visualizar poco más de unos pocos rizos, el ordenador es indispensable para este proceso. Mediante el estudio de formas complejas y variadas de los sistemas, los teóricos de sistemas han desarrollado una larga lista de Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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principios. He aquí unos pocos, resumidos por Peter Búttner, ejecutivo de la Boise Cascade Lumber Company y ex alumno de Senge en el MIT: • • • • • •

Para cambiar un sistema para siempre hay que cambiar su estructura.

En todo sistema dado hay muy pocos "puntos de influencia" donde uno puede intervenir para producir cambios significativos y perdurables en la conducta general del sistema.

Cuanto más complejo sea el sistema, más alejados estarán la causa y el efecto entre sí, tanto en el espacio como en el tiempo.

A los pocos rizos de realimentación se vuelve difícil predecir la conducta de un sistema.

Ni los puntos de influencia ni el modo correcto de influir para obtener los resultados deseados suelen ser obvios.

"Peor en vez de mejor" es a menudo el resultado de un cambio "atinado" en una política influyente; por tanto, todo cambio de políticas que produzca resultados mejores de inmediato debe causar suspicacia.

En las dos últimas décadas han surgido muchos modelos en gran escala que siguen la inspiración del Grupo de Dinámica de sistemas. Estos modelos de sistemas de realimentación suelen tener escasos elementos y son bastante sencillos, dados sus alcances. Tal vez el más conocido sea la simulación desarrollada en la década de 1970 por ese grupo de economistas, expertos en demografía y otros investigadores que se llaman a sí mismos el Club de Roma. Directamente inspirado por Forrester, el grupo desarrolló un modelo global que incluye relaciones de realimentación entre elementos de la población mundial, recursos, producción de alimentos, producción industrial y polución.

Tal vez habría bastado el sentido común para llegar a la principal conclusión extraída de las simulaciones: una economía mundial basada en el crecimiento continuo de todos los sectores, o aun de algunos sectores, está condenada a un eventual fracaso. El modelo no constituía la predicción de un colapso en un momento determinado, un dato que en general se ha interpretado mal. Simplemente demostraba gráficamente que por mucho que se manipularan las variables, el supuesto del crecimiento llevaría al fin a un desastre global.

La razón es que todos los sistemas del mundo están acoplados en rizos de realimentación y los recursos son limitados. Recordemos el añadido no lineal de Verhulst a la ecuación de crecimiento exponencial y el súbito descenso que provocaba en la población de gusanos de Alicia.

Una de las expertas del Club de Roma, Donella Meadows, señala que el acoplamiento no lineal de factores económicos conduce a la ineludible conclusión de que "ninguna parte de la raza humana está separada de otros seres humanos ni del ecosistema global. Todos nos levantamos o caemos juntos". Hazle-Henderson cree que la mentalidad de crecimiento ilimitado que ha dominado las economías del mundo es el resultado del enfoque lineal de los economistas ante un mundo no lineal.

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¿Cuál es la solución a los dilemas no lineales que ya han comenzado a afectar nuestro estándar de vida? Muchos teóricos de sistemas aconsejan que aprendamos la lección que nos han dado los mitocondrios y las espiroquetas: aprendamos un nuevo modo de cooperación.

Algunos expertos en sistemas creen que esa cooperación ya puede estar aflorando en un innovador organismo social que ha florecido en nuestra sociedad: las redes. Las redes siempre han existido de alguna manera, como medio para que las personas se comuniquen entre sí fuera de las jerarquías habituales. Pero el nuevo organismo de las redes es conciente y está impulsado por la realimentación. Su repentina evolución parece surgir de la creciente comprensión de que en nuestro complejo mundo no funcionan las viejas jerarquías sociales ni las estructuras reduccionistas de control.

Senge dice que en la mayoría de las organizaciones hay una suerte de juego en que los "subalternos fingen que son controlados y los superiores fingen que controlan". Pero la irrelevancia de la jerarquía se manifiesta abruptamente cuando un avión se estrella porque un perno de dos dólares funcionó mal. La persona que manufacturó el perno estaba en la escala inferior de la jerarquía de las personas que construyeron el avión, pero pudo derrumbar la jerarquía.

La comprensión de que las jerarquías son insensatas o ilusorias ha contribuido a alimentar la expansión de las redes, que muchos comentaristas sociales como Naisbitt, Toffler y Henderson consideran la forma del futuro. En su reciente libro Medrando en el caos, el asesor administrativo Tom Peters dice a los gerentes que en los fluctuantes mercados mundiales de hoy el único modo de florecer es "amar el caos" mediante la creación de un ámbito jerárquico no lineal dentro de la compañía. Peter predica que hay que involucrar a todos en todo para fomentar los hallazgos creativos. Su libro anterior, En busca de la excelencia, popularizó el concepto de la administración como red: "administrar deambulando". Los éxitos económicos del Japón también ofrecen convincentes ejemplos de una administración eficaz que alienta los sistemas de realimentación no jerárquica entre los obreros. Han surgido redes globales extremadamente efectivas, no vinculadas con ningún país ni jerarquía social. Amnesty International, Greenpeace y la Coalición de Científicos Preocupados son ejemplos. El Partido Verde europeo se considera una red no jerárquica y se rige por el lema "actúa localmente, piensa globalmente", que es la consigna de muchas redes. Marilyn Ferguson ha dicho que las re-des son "la conspiración de Acuario". Robert Theobald, economista y fundador de una red para "emprendedores sociales", dice que el "enlace y las redes serán el modo primario y reconocido de hacer las cosas en el futuro". William Ellis, fundador de TRANET, una red de tecnología adecuada/alternativa, es aún más visionario: "Podemos imaginar un futuro gobierno mundial como una red o redes multidimensionales que brindarán a cada individuo muchos caminos opcionales para que él pueda buscar su propio bienestar y participar en el control de los asuntos mundiales".

Ellis describe TRANET como una estructura "compuesta de lazos entre nódulos. No tiene Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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centro. Cada miembro de la red es autónomo. Al contrario de una jerarquía, ninguna parte depende de ninguna otra. Diversos miembros se reúnen para tratar proyectos especiales o diversas cuestiones, pero ninguna burocracia exige acción ni conformidad".

Jeffrey Stamps, coautor de una guía para redes, define las nuevas redes como "telarañas de libre participación". Así, la flora cooperativa que evoluciona y se propaga adaptándose a la atmósfera mundial actual parece tener autonomía en el nivel de las "células" individuales (los miembros de la red).

Al igual que las bacterias a las que el oxígeno acumulado en la atmósfera obligó a formar empresas cooperativas, las redes parecen nacer en una atmósfera o contaminación planetaria de información. Algunas redes se forman principalmente para intercambiar información entre personas con intereses comunes. Otras están expresamente diseñadas para crear la clase de flujo informativo que causa bifurcaciones y formas nuevas. Roy Fairfield es un inveterado entusiasta de las redes y uno de los fundadores de la Union Graduate School, un experimento en redes de graduados iniciado a fines de la década de 1960. Aunque totalmente calificada, esta universidad no tiene campus ni biblioteca y ofrece a distantes alumnos un núcleo de docentes graduados hábiles para establecer conexiones con otros estudiantes y mantener la efervescencia de las ideas. Fairfield vuela de un punto al otro del país para reunirse con estudiantes, y también se comunica mediante una constante y voluminosa corriente de cartas, haiku, recortes, sugerencias de lectura y alusiones a otros estudiantes que podrían tener ideas relevantes. Dice: "No hago exigencias a cambio de lo que se comparte". Su visión de la educación es que las redes generarán algo creativo. Ve las re-des como un modo de mantener un sustrato caótico de bajo nivel para que el caos -como en el cerebro- genere de cuando en cuando una estructura intelectual autoorganizativa.

Evidentemente, las buenas redes requieren trabajo duro y dedicación a la fe de que algo resultará de esta sinuosa y no lineal actividad. Los organismos de redes han perecido por centenares por falta de uso, y parecen ser entidades delicadas y transitorias. Tal vez el acoplamiento de realimentación de estas criaturas sea demasiado débil o flojo. O tal vez una vida fugaz sea el destino natural de una red, que así permite que sus miembros pasen a otras redes. También es posible que aún no hayamos desarrollado esta especie cooperativa en su forma más viable. ¿Cómo pueden tales estructuras volverse autopoiéticas? Sin duda, todavía hay mucho que aprender acerca del orden complejo no jerárquico.

Senge, por lo pronto, cree que apenas estamos comenzando a comprender cómo manipular tamaña complejidad en un nivel social. Dice que cuando enseña a la gente a diseñar sistemas comienza con "un grado de complejidad que esté dentro de los límites de la capacidad conciente" y luego asciende por la complejidad hasta que las personas aprehenden vagamente el todo sin advertirlo. Cree que aprender a manipular la complejidad significa aprender a vivir más intuitivamente, porque la intuición es la clave para realizar cambios significativos en los sistemas complejos, ayudarlos a evolucionar y evolucionar con ellos. "En el nivel más profundo de la dinámica de sistemas intentamos cultivar un singular sentido intuitivo/racional del momento en que nos acercamos al Maestría en Docencia de las Ciencias Naturales

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aspecto crítico de un sistema. A veces uno lo siente, sabe cuánto está llegando cerca de un punto de influencia. Rara vez se relaciona con los síntomas en que se concentra la mayoría de la gente, porque en un sistema la causa y el efecto rara vez están estrechamente relacionados en el tiempo y el espacio".

Cree que la gente debe zambullirse en la complejidad para liberar su visión. Uno desea cambiar el sistema para que exprese nuestra singular perspectiva de las cosas. Pero el problema es que no podemos hacerlo mecánicamente porque nuestra singular perspectiva no es un objeto reductible sino una sensación, un matiz. Para llegar a la visión, el sistema se debe abordar como una sutil totalidad. La tarea, según la describe Senge, no es fácil para las mentes entrenadas en el reduccionismo. Dice que mucha gente tiene una actitud increíblemente pasiva ante las organizaciones. "Tratamos de enseñar a la gente la perspectiva de sistemas y parte de ello consiste en asimilar la aptitud para crecer a partir de la incertidumbre reconocida. Uno siempre está en una modalidad experimental. Creo que es enormemente poderoso. Libera el lado visionario de las cosas.

También libera el intelecto. En educación, permite que la gente opere en una modalidad de aprendizaje y no de pasividad, lo cual la vuelve mucho más eficaz intelectualmente".

Sin embargo, admite que, aunque a menudo las personas se enriquecen gracias a la dinámica de sistemas, no siempre se apegan al proceso. "Tal vez, a pesar de su enriquecimiento, creen que en algún momento obtendrán una reducción, un modelo que ellos podrán cambiar mecánicamente. Al cabo de un tiempo ven que el proceso de modelos, el proceso intuitivo, no tiene fin, y se desalientan. La naturaleza de lo que hacemos no congenia con sus supuestos sobre una solución reduccionista". Tal vez adaptar nuestra mente a la sutil complejidad holística sea difícil porque hemos intentado, como dice Prigogine, escapar del tiempo con predicciones. Es un axioma de la teoría del caos que no hay atajos para aprender el destino de un sistema complejo; no tenemos un reloj de él en "tiempo real". El futuro sólo está revelado en el despliegue momento por momento del presente. Al enfrentar la limitación -la imposibilidad- de las predicciones, podemos regresar al tiempo real tomándolo como el linde entre el orden y el caos, entre lo conocido y lo desconocido, como la hondura de los mundos-espejo.

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