lunes, 13 de septiembre de 2010

El estudio sistémico de los seres vivos

Thomas Khun, uno de los principales filósofos de la ciencia del siglo XX, es el responsable de introducir el concepto de "paradigma" para referirse a un conjunto de teorías cientificas relacionadas entre sí, junto con las herramientas de investigación necesarias para desarrollar la investigación científica dentro de ese grupo de teorías. Aun sin seguir fielmente su teoría acerca del conocimiento científico, el concepto de paradigma es muy útil a la hora de explicar cómo un conjunto de teorías científicas, aplicables a diferentes áreas del saber, guardan relación entre sí y se proporcionan apoyo recíproco a la hora de explicar el mundo.

En la actualidad, se puede decir que el paradigma dominante en el conocimiento científico es la Teoría General de Sistemas, postulada por primera vez por Louis Bertalanffy para aplicar principios de la Termodinámica a los sistemas biológicos, y que se ha extendido hasta el punto de que es utilizada en Física, Química, Sociología, Pedagogía, Economía... y, cómo no, en la Biología.

Una parte del éxito de la Teoría General de Sistemas puede deberse a la sencillez de sus principios básicos. Esencialmente, la TGS define un tipo de entidades (los sistemas) que se caracterizan por estar formados por varios elementos relacionados entre sí, de modo que interactúan entre ellos. Los sistemas, además, poseen un límite que los separa de su "exterior" (mejor denominado entorno), aunque sin aislarlos de él; por el contrario, a través del límite se establece un flujo de materia y/o energía que determina la evolución del sistema a lo largo del tiempo. Las relaciones de las diferentes partes del sistema determinan su estructura, y condicionan los procesos que el sistema en su conjunto o ciertas partes del mismo (subsistema) pueden realizar, es decir, sus funciones.

Algunos sistemas poseen una estructura tal que les permite mantener sus características más o menos constantes a pesar de que se produzcan cambios en el entorno que les rodea. Estos sistemas, llamados cibernéticos por el tipo de relaciones internas que se producen en su seno, son homeostáticos. Por otra parte, ciertos sistemas presentan una estructura compleja, en varios niveles: el sistema global está formado por partes que a su vez son sistemas (subsistemas), que a su vez están formados por otros subsistemas... Esta característica se denomina recursividad.

Es fácil ver que las características atibuidas a los sistemas en general son aplicables a los seres vivos: 
  • Cualquier organismo está constituido por partes menos complejas, íntimamente relacionadas entre sí, de modo que unas influyen sobre otras. 
  • Todos los organismos están claramente delimitados por una superficie externa a través de la cual intercambian con su entorno materia y energía.
  • La organización de los seres vivos es claramente recursiva (un individuo está formado por aparatos y sistemas, a su vez formados por órganos, que están formados por tejidos, constituídos por células formadas por moléculas...).
  • Por último, una característica esencial de los seres vivos es su capacidad homeostática, que les permite mantener la constancia de sus condiciones internas aun en entornos sumamente cambiantes.
También es posible integrar la visión funcionalista de los seres vivos en este paradigma sistémico, sin más que reformular, en términos de la Teoría General de Sistemas, las tradicionales funciones vitales de nutrición, relación y reproducción:
  • La nutrición consiste, simplemente, en el intercambio regulado de materia y energía entre el sistema y su entorno. Cada tipo de organismo selecciona los materiales que necesita para mantener su propia organización, así como la energía necesaria para desarrollar los procesos que los caracterizan.
  • La relación, del mismo modo, es un flujo de información, tanto desde el exterior del sistema como desde su propio interior. Los organismos utilizan esa información para modificar y flexibilizar las relaciones entre sus componentes, de modo que el comportamiento posterior del sistema se ajusta a la información recogida.
  • La reproducción es una característica casi exclusiva de los seres vivos. Consiste en la capacidad de estos sistemas de aprovechar materia y energía para generar otros sistemas básicamente similares a ellos mismos.
La TGS era, inicialmente, una teoría orientada a explicar la Termodinámica de conjuntos de partículas que creció extendiéndose a otras áreas. Este origen ha determinado el modo en que se afronta el estudio de los sistemas, y uno de los principios básicos es que cualquier sistema está sometido, ineludiblemente, a los Principios de la Termodinámica. En este sentido, es particularmente importante considerar la relación de los sistemas con el Segundo Principio: un sistema aislado tiende a incrementar su entropía a lo largo del tiempo. Dicho de otra forma, si el sistema no capta energía de su entorno, con el paso del tiempo va perdiendo parte de su organización interna, degradándose. Ahora bien, los organismos mantienen, e incluso incrementan, su organización interna a lo largo de su vida. Para esto no tienen otra posibilidad que captar y aprovechar energía de su ambiente, desorganizándolo para mantener su propio orden interno. En esto consiste, en esencia, el metabolismo de cualquier organismo.

También podemos utilizar la TGS para desarrollar una metodología de estudio de los seres vivos. Tradicionalmente, desde la antigüedad, el estudio de entidades complejas, como los organismos, ha seguido un enfoque analítico, es decir, de descomposición del todo en sus partes constitutivas. Sin embargo, este modo de estudio era incapaz de aprehender la característica fundamental que distingue a los seres vivos de otros tipos de entidades, ese abstracto concepto que denominamos vida. Por esa razón era frecuente recurrir a inobservables como el ánima, la fuerza vital, el espíritu... La teoría general de sistemas proporciona un nuevo enfoque: frente al reduccionismo analítico (reduccionismo porque pretende reducir los objetos estudiados a otros más simples para explicarlos), la TGS propone un enfoque holístico, consistente en considerar el sistema en su totalidad, y observar que las relaciones que se establecen entre sus componentes le proporcionan propiedades que las partes no poseen, denominadas propiedades emergentes. En el caso de los seres vivos, los sistemas biológicos presentan una propiedad emergente a la que llamamos vida.

Haciendo un pequeño resumen: existe un tipo determinado de sistemas, caracterizados por una misma composición (están formados por los mismos tipos de sustancias químicas), una misma estructura (todos están constituidos por un elemento común, denominado célula) y ciertos procesos que ocurren en su interior y en sus relaciones con su entorno (las funciones de nutrición y relación) que poseen una propiedad emergente: la capacidad de mantener su organización interna a lo largo del tiempo captando del exterior los recursos que necesitan (ciertos tipos de materia y energía) y de generar sistemas similares a ellos mismos (reproducción). Esta propiedad emergente de estos sistemas es lo que denominamos vida.